Nanometerlineal

Nanometerlineale (englisch Nanoruler) dienen in der Mikroskopie dazu, das erzielbare Auflösungsvermögen eines bestimmten Mikroskops (liegt in der Regel im mittleren Nanometerbereich) zu überprüfen und die Größe beobachteter Strukturen in Präparaten abzuschätzen.[1]

Prinzip

Nanometerlineale können durch verschiedene Methoden erzeugt werden, z. B. Quantenpunkte,[2] kolloidales Gold[3] oder DNA-Origami.[4] Beim DNA-Origami bildet eine DNA-Struktur das Grundgerüst des Nanometerlineals, an welches fluoreszierende Farbstoffmoleküle angebracht werden können, die als die „Markierungslinien“ des Lineals fungieren.[5][1] Der Herstellungsprozess erfolgt wie bei allen DNA-Origami-Strukturen durch Selbstassemblierung, sodass ein einziger Ansatz (ca. 100 µl) bis zu 10¹¹ Nanometerlineale enthalten kann.[6] Üblicherweise werden die fertigen Nanometerlineale direkt nach der Herstellung auf einem Deckglas immobilisiert und dieses anschließend versiegelt, sodass sich eine Haltbarkeit des Lineals von einigen Monaten ergibt.

Elektronenmikroskopische Aufnahme von Kollagenfasern.

In der Transmissionselektronenmikroskopie werden Kollagenfasern als Nanometerlineale verwendet, die teilweise natürlich im Präparat vorkommen. Daneben werden auch kolloidale Gold- oder Wolframpartikel verschiedener Größe (fünf oder zehn Nanometer) verwendet.

In der Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie werden kolloidale Silber- oder Goldpartikel verwendet.[7][8]

Literatur

E. A. Jares-Erijman, T. M. Jovin: Imaging molecular interactions in living cells by FRET microscopy. In: Current Opinion in Chemical Biology. Band 10, Nummer 5, Oktober 2006, ISSN 1367-5931, S. 409–416, doi:10.1016/j.cbpa.2006.08.021, PMID 16949332.

Einzelnachweise

J. J. Schmied, M. Raab, C. Forthmann, E. Pibiri, B. Wünsch, T. Dammeyer, P. Tinnefeld: DNA origami-based standards for quantitative fluorescence microscopy. In: Nature Protocols. Band 9, Nummer 6, Juni 2014, ISSN 1750-2799, S. 1367–1391, doi:10.1038/nprot.2014.079, PMID 24833175.
A. Agrawal, R. Deo, G. D. Wang, M. D. Wang, S. Nie: Nanometer-scale mapping and single-molecule detection with color-coded nanoparticle probes. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Band 105, Nummer 9, März 2008, ISSN 1091-6490, S. 3298–3303, doi:10.1073/pnas.0712351105, PMID 18305159, PMC 2265145 (freier Volltext).
Y. Chen, M. B. O'Donoghue, Y. F. Huang, H. Kang, J. A. Phillips, X. Chen, M. C. Estevez, C. J. Yang, W. Tan: A surface energy transfer nanoruler for measuring binding site distances on live cell surfaces. In: Journal of the American Chemical Society. Band 132, Nummer 46, November 2010, ISSN 1520-5126, S. 16559–16570, doi:10.1021/ja106360v, PMID 21038856, PMC 3059229 (freier Volltext).
S. Beater, M. Raab, P. Tinnefeld: Toward quantitative fluorescence microscopy with DNA origami nanorulers. In: Methods in cell biology. Band 123, 2014, ISSN 0091-679X, S. 449–466, doi:10.1016/B978-0-12-420138-5.00024-0, PMID 24974042.
C. Steinhauer, R. Jungmann, T. L. Sobey, F. C. Simmel, P. Tinnefeld: DNA origami as a nanoscopic ruler for super-resolution microscopy. In: Angewandte Chemie (International ed. in English). Band 48, Nummer 47, 2009, ISSN 1521-3773, S. 8870–8873, doi:10.1002/anie.200903308, PMID 19830751.
J. J. Schmied, M. Raab, C. Forthmann, E. Pibiri, B. Wünsch, T. Dammeyer, P. Tinnefeld: DNA origami-based standards for quantitative fluorescence microscopy. In: Nature protocols. Band 9, Nummer 6, Juni 2014, ISSN 1750-2799, S. 1367–1391, doi:10.1038/nprot.2014.079, PMID 24833175.
P. D. Nallathamby, T. Huang, X. H. Xu: Design and characterization of optical nanorulers of single nanoparticles using optical microscopy and spectroscopy. In: Nanoscale. Band 2, Nummer 9, September 2010, ISSN 2040-3372, S. 1715–1722, doi:10.1039/c0nr00303d, PMID 20820702, PMC 2946254 (freier Volltext).
R. T. Hill, J. J. Mock, A. Hucknall, S. D. Wolter, N. M. Jokerst, D. R. Smith, A. Chilkoti: Plasmon ruler with angstrom length resolution. In: ACS Nano. Band 6, Nummer 10, Oktober 2012, ISSN 1936-086X, S. 9237–9246, doi:10.1021/nn3035809, PMID 22966857, PMC 3525076 (freier Volltext).

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[naturemeth-1] J. J. Schmied, M. Raab, C. Forthmann, E. Pibiri, B. Wünsch, T. Dammeyer, P. Tinnefeld: DNA origami-based standards for quantitative fluorescence microscopy. In: Nature Protocols. Band 9, Nummer 6, Juni 2014, ISSN 1750-2799, S. 1367–1391, doi:10.1038/nprot.2014.079, PMID 24833175.

[2] A. Agrawal, R. Deo, G. D. Wang, M. D. Wang, S. Nie: Nanometer-scale mapping and single-molecule detection with color-coded nanoparticle probes. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Band 105, Nummer 9, März 2008, ISSN 1091-6490, S. 3298–3303, doi:10.1073/pnas.0712351105, PMID 18305159, PMC 2265145 (freier Volltext).

[3] Y. Chen, M. B. O'Donoghue, Y. F. Huang, H. Kang, J. A. Phillips, X. Chen, M. C. Estevez, C. J. Yang, W. Tan: A surface energy transfer nanoruler for measuring binding site distances on live cell surfaces. In: Journal of the American Chemical Society. Band 132, Nummer 46, November 2010, ISSN 1520-5126, S. 16559–16570, doi:10.1021/ja106360v, PMID 21038856, PMC 3059229 (freier Volltext).

[4] S. Beater, M. Raab, P. Tinnefeld: Toward quantitative fluorescence microscopy with DNA origami nanorulers. In: Methods in cell biology. Band 123, 2014, ISSN 0091-679X, S. 449–466, doi:10.1016/B978-0-12-420138-5.00024-0, PMID 24974042.

[Angew_Chem_Int_Ed-5] C. Steinhauer, R. Jungmann, T. L. Sobey, F. C. Simmel, P. Tinnefeld: DNA origami as a nanoscopic ruler for super-resolution microscopy. In: Angewandte Chemie (International ed. in English). Band 48, Nummer 47, 2009, ISSN 1521-3773, S. 8870–8873, doi:10.1002/anie.200903308, PMID 19830751.

[natureprot-6] J. J. Schmied, M. Raab, C. Forthmann, E. Pibiri, B. Wünsch, T. Dammeyer, P. Tinnefeld: DNA origami-based standards for quantitative fluorescence microscopy. In: Nature protocols. Band 9, Nummer 6, Juni 2014, ISSN 1750-2799, S. 1367–1391, doi:10.1038/nprot.2014.079, PMID 24833175.

[7] P. D. Nallathamby, T. Huang, X. H. Xu: Design and characterization of optical nanorulers of single nanoparticles using optical microscopy and spectroscopy. In: Nanoscale. Band 2, Nummer 9, September 2010, ISSN 2040-3372, S. 1715–1722, doi:10.1039/c0nr00303d, PMID 20820702, PMC 2946254 (freier Volltext).

[8] R. T. Hill, J. J. Mock, A. Hucknall, S. D. Wolter, N. M. Jokerst, D. R. Smith, A. Chilkoti: Plasmon ruler with angstrom length resolution. In: ACS Nano. Band 6, Nummer 10, Oktober 2012, ISSN 1936-086X, S. 9237–9246, doi:10.1021/nn3035809, PMID 22966857, PMC 3525076 (freier Volltext).