誘導放出抑制顕微鏡法

誘導放出抑制顕微鏡法（STED）について

誘導放出抑制顕微鏡法（Stimulated Emission Depletion Microscopy、略称：STED）は、従来の光学顕微鏡とは異なるアプローチを用いることで、驚異的な分解能を持つ顕微鏡法です。通常の光学顕微鏡では、可視光に基づく制約から200nmという限界がありましたが、STEDはこの限界を打破することを目指しています。

基本原理

この顕微鏡法は、蛍光顕微鏡の一種であり、蛍光色素分子を使用します。蛍光色素に励起光を当てると、その分子は励起状態に遷移し、基底状態に戻る際に蛍光を放出します。しかし、STED方式では、励起状態の分子に向けて特定の光（STED光）を照射します。この際、「誘導放出」という現象が発生し、その結果、蛍光を放出することなく基底状態に戻ります。これにより、観察する領域から発せられる光は蛍光とは異なるため、容易に分別が可能になります。

分解能の向上

STEDの特徴的な点は、観測スポットのサイズを非常に小さくできることにあります。STED光の強度を上げることにより、理論上は観察部位を限りなく小さくできますが、実際的な制約から約数10nmまでが現実的な限界とされています。この特性により、細胞内の詳細な構造や動態を観察できるため、細胞生物学や神経科学の分野での応用が広がっています。

ノーベル化学賞

この技術の発明者、シュテファン・ヘルは2014年にノーベル化学賞を授与されました。その功績により、顕微鏡技術の進歩がさらに促進され、研究者たちはより深い理解を得る手段を持つようになりました。

応用分野

誘導放出抑制顕微鏡法は、生物学の研究といった多様な領域で用いられています。それは、細胞内の特定の分子を高い解像度で観察できるため、細胞機能や分子の相互作用を探る上で非常に有効です。また、がん細胞の研究や神経細胞の活動の解析においても、その利点が発揮される分野です。

参考文献

1. Hell, Stefan W., and Jan Wichmann. "Breaking the diffraction resolution limit by stimulated emission: stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy." Optics letters 19.11 (1994): 780-782.
2. Birk, Udo J. "Stimulated Emission Depletion Microscopy." Super‐Resolution Microscopy: A Practical Guide: 263-314.
3. Auksorius, Egidijus, et al. "Stimulated emission depletion microscopy with a supercontinuum source and fluorescence lifetime imaging." Optics letters 33.2 (2008): 113-115.
4. Sempels, Wouter, et al. "STimulated Emission Depletion Microscopy." (2011).

このように誘導放出抑制顕微鏡法は、顕微鏡技術に革新をもたらした画期的な手法であり、多くの分野でその影響を及ぼしています。

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