FRANCISCO BALZAROTTI - ¿Cuánta información puede llevar un fotón? Resolución molecular en microscopía óptica.

Francisco Balzarotti.

Max Planck Institute for Biophysical Chemistry

Jueves 12/12/2019, 14:00 hs.

Aula Seminarios, 2do piso, Pab. I.

¿Cuánta información puede llevar un fotón? Resolución molecular en microscopía óptica.

Las técnicas de microscopía óptica de super resolución como STED (Stimulated Emission Depletion) y SMLM (Single Molecule Localization Microscopy) revolucionaron la microscopía de fluorescencia por medio de la manipulación de estados de emisión molecular, con el potencial de tener resolución ilimitada. En la práctica, la resolución de una imagen está limitada por diversos factores, entre ellos, el más fundamental es el número finito de fotones de fluorescencia emitidos. Esta limitación puede ser superada con un procedimiento llamado MINFLUX (maximally informative luminescence excitation), que eleva la información que cada fotón emitido lleva sobre la ubicación de su emisor, alcanzando precisiones de ~1nm.

En MINFLUX, la localización de un emisor se logra con un conjunto de exposiciones a un haz de excitación que cuenta con, al menos, un cero de intensidad (o alguna modulación espacial). El haz es desplazado secuencialmente a distintas ubicaciones. El emisor se localiza conociendo la forma y ubicación del haz, y el número de fotones de fluorescencia colectados en cada ubicación. La precisión de este procedimiento es independiente de la longitud de onda y de la apertura numérica de la óptica utilizada. Adicionalmente, es posible superar la cota cuántica de Cramér-Rao para localización con una cámara y tener una dependencia con el número de fotones 1/N^k con k >1/2.

En este seminario se presentaran los principios de la microscopía de super resolución y de MINFLUX, resultados en nanoscopía, single-molecule-tracking y avances recientes que extienden la técnica a regiones arbitrariamente grandes, 3D, multi-color y células vivas.