Mediciones con resolución nanométrica mediante depleción por emisión estimulada

Desde los estudios de Ernst Abbe, a finales del siglo XIX, se dio por aceptado que la microscopíaóptica de campo lejano tenía un límite en su poder de resolución espacial: objetosque se encontraran más cercanos entre sí que media longitud de onda de la luz utilizada nopodrían distinguirse. Sin embar...

Full description

Bibliographic Details
Author: Bordenave, Martín Diego
Format: doctoral thesis
Status:Published version
Publication Date:2016
Country:Argentina
Institution:Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Repository:Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Language:Spanish
OAI Identifier:tesis:tesis_n6095_Bordenave
Online Access:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6095_Bordenave
Access Level:Open access
Keyword:MICROSCOPIA
NANOSCOPIA
STED
RESOLUCION
SUPERRESOLUCION
MICROSCOPY
NANOSCOPY
RESOLUTION
SUPER-RESOLUTION
Description
Summary:Desde los estudios de Ernst Abbe, a finales del siglo XIX, se dio por aceptado que la microscopíaóptica de campo lejano tenía un límite en su poder de resolución espacial: objetosque se encontraran más cercanos entre sí que media longitud de onda de la luz utilizada nopodrían distinguirse. Sin embargo, en las últimas dos décadas se han desarrollado un númerode técnicas basadas en fluorescencia que mantienen las ventajas de la microscopía óptica decampo lejano, y proporcionan una resolución espacial limitada únicamente por el tamañodel marcador fluorescente. Estas técnicas se denominan microscopías de superresolución onanoscopías de fluorescencia e involucran la transición entre estados moleculares de los fluoróforosque permitan o no la emisión de fluorescencia. En particular, en la nanoscopía STED (Stimulated Emission Depletion), se produce esta transición mediante depleción por emisiónestimulada, con el fin de desactivar fluoróforos en regiones controladas del espacio y de estaforma reducir el volumen efectivo de observación. En el marco de esta tesis, y gracias a una colaboración formal y activa con Stefan W. Hell (Department of NanoBiophotonics, Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, Germany), galardonado en 2014 con el premio Nobel de Química por su trabajopionero en las nanoscopías de fluorescencia, se construyó el primer nanoscopio STED de Argentina (Grupo de Nanofísica Aplicada, Centro de Investigaciones en Bionanociencias (CIBION), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Buenos Aires (BA), Argentina). El nanoscopio STED se aplicó para indagar y dilucidar problemas biofísicos con resoluciónnanométrica. En colaboraciones interdisciplinarias se estudió: (a) la organización deproteínas en la membrana del Trypanosoma cruzi, en colaboración con el Grupo de Inmunología Molecular, Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIB), Universidad Nacional de San Martín (UNSAM), CONICET, BA, Argentina; (b) procesos de reestructuración del citoesqueletode los conos de crecimiento durante la polarización neuronal, en colaboración conel Laboratorio de Neurobiología, Instituto de Investigación Médica de Córdoba (INIMEC), CONICET, Córdoba, Argentina; y (c) la formación y estabilidad de estructuras periódicasde actina en procesos de degeneración axonal, en colaboración con el Laboratorio de Neurobiología, INIMEC, CONICET, Córdoba, Argentina y el Grupo de Neurobiología Molecular, Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBIOBA), CONICET, BA, Argentina. Asimismo, se desarrolló un nuevo esquema de implementación de la nanoscopía STEDque expande considerablemente su campo de aplicación. Generalmente, luz de longitud deonda situada en la zona roja lejana del espectro de emisión del fluoróforo es utilizada para inducir el fenómeno de emisión estimulada. En esta tesis, se demuestra que STED continuo (CW) también es posible utilizando longitudes de onda de STED ubicadas en el máximo deemisión, donde la sección eficaz de emisión estimulada puede ser hasta 10 veces mayor. Comoresultado, es posible obtener imágenes de STED utilizando potencias proporcionalmentemenores. Además, fluoróforos que se consideraban inadecuados para ciertas configuracionesespectrales de nanoscopía STED, pueden ser utilizables.

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