| dc.contributor.advisor | Enderlein, Jörg Prof. Dr. | |
| dc.contributor.author | Isbaner, Sebastian | |
| dc.date.accessioned | 2019-03-18T09:46:44Z | |
| dc.date.available | 2019-03-18T09:46:44Z | |
| dc.date.issued | 2019-03-18 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E5D6-C | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7287 | |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject.ddc | 571.4 | de |
| dc.title | Extending Resolution in All Directions: Image Scanning Microscopy and Metal-induced Energy Transfer | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Enderlein, Jörg Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2019-02-13 | |
| dc.description.abstractger | Die Fluoreszenzmikroskopie ist eine bedeutende Methode in den Lebenswissenschaften
zur Erforschung von Struktur und Funktion auf
Längenskalen von Zellen bis hin zu einzelnen Molekülen. In den letzten
Jahren hat die Fluoreszenzmikroskopie enorme Verbesserungen
hinsichtlich der Empfindlichkeit der Detektion einzelner Moleküle
und der Auflösung immer kleinerer Strukturen erfahren. Die Auflösung
eines optischen Systems ist jedoch grundsätzlich durch das
Beugungslimit des verwendeten Lichts begrenzt. Dieses kann zwar
mit hochauflösenden Methoden umgangen werden, die gesteigerte
Auflösung geht allerdings oft auf Kosten erhöhter methodischer Komplexität,
was ihre breite Anwendung beschränkt. In dieser Arbeit stellen
wir drei Methoden vor, die eine Verbesserung der Auflösung eines
Fluoreszenzmikroskops bieten: Im ersten Teil haben wir die laterale
Auflösung und den Kontrast eines konfokalen Spinning-Disk-
Mikroskops mithilfe des Image-Scanning-Microscopy-Verfahrens erhöht.
Wir haben ein Softwarepaket entwickelt, das die Bilderfassung
steuert und die Bildrekonstruktion durchführt. Dadurch können Spinning-
Disk-Mikroskope zu hochauflösenden Mikroskopen aufgerüstet
werden, ohne dass der Strahlengang des Mikroskops verändert
werden muss. Im zweiten Teil haben uns wir das Phänomen des
metallinduzierten Energietransfers zunutze gemacht, um die axiale
Auflösung zu erhöhen. Wir haben damit einzelne Emitter auf DNAOrigami-
Nanostrukturen mit einer Genauigkeit von 5nm auf der optischen
Achse lokalisiert und die Kolokalisation von bis zu drei Emittern
gezeigt. Dieses Verfahren ermöglicht Fluoreszenzlebensdauer-
Mikroskopen eine herausragende axiale Auflösung innerhalb eines
Bereichs von etwa 100 nm. Im dritten Teil haben wir einen Algorithmus
entwickelt, um Totzeit-Artefakte in der Fluoreszenzlebensdauer-
Mikroskopie zu korrigieren. Wir haben damit genaue Messungen der
Fluoreszenzlebensdauer bei hohen Zählraten durchführen können,
was es erlaubt, die Bildfrequenz und damit die Zeitauflösung der
Fluoreszenzlebensdauer-Mikroskopie zu erhöhen. Alle unsere Methoden
erhöhen die Auflösung in eine andere Richtung und erweitern
dadurch das Anwendungsspektrum der Fluoreszenzmikroskopie. | de |
| dc.description.abstracteng | Fluorescence microscopy is a powerful tool in the life sciences and is
used to study structure and function on length scales from cells down
to single molecules. In recent years, fluorescence microscopy has seen
enormous improvements on the sensitivity to detect single molecules
and on the resolution to look at ever smaller details. However, the
resolution of an optical microscope is fundamentally limited by the
diffraction limit of light. This limit can be bypassed using superresolution
methods, but they often come with a trade-off against the complexity
of the method which limits its wide application. In this thesis,
we present three techniques that each improve the resolution of fluorescence
microscopy: First, we increased the lateral resolution and the
contrast of a confocal spinning disk microscope with image scanning
microscopy. We developed a software package that controls the image
acquisition and performs the image reconstruction. This allows
to upgrade confocal spinning disk systems with a superresolution
option without changing the optical path of the microscope. Second,
we used metal-induced energy transfer to increase the axial resolution.
We localized single emitters on DNA origami nanostructures
with a precision of 5nm along the optical axis and demonstrated colocalization
of up to three emitters. This method allows exceptional
axial resolution within a range of 100nm for microscopes which are
able to measure fluorescence lifetimes. Third, we developed an algorithm
to correct dead-time artifacts in fluorescence lifetime imaging.
This enabled us to accurately measure fluorescence lifetimes at high
count rates which allows to increase the frame rate and thereby the
time resolution of fluorescence lifetime imaging. All our methods extend
the resolution in a different direction and thereby expand the
capabilities of fluorescence microscopy. | de |
| dc.contributor.coReferee | Grubmüller, Helmut Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Janshoff, Andreas Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Egner, Alexander Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Wouters, Fred Prof. Dr. | |
| dc.contributor.thirdReferee | Adio, Sarah Dr. | |
| dc.subject.eng | Fluorescence Microscopy | de |
| dc.subject.eng | Fluorescence Lifetime Imaging | de |
| dc.subject.eng | Superresolution Microscopy | de |
| dc.subject.eng | Single Molecule Spectroscopy | de |
| dc.subject.eng | Image Scanning Microscopy | de |
| dc.subject.eng | Metal-induced Energy Transfer | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002E-E5D6-C-3 | |
| dc.affiliation.institute | Göttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und molekulare Biowissenschaften (GGNB) | de |
| dc.subject.gokfull | Biologie (PPN619462639) | de |
| dc.identifier.ppn | 1673865038 | |