PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Methods in light optical microscopy developed during the last years allow the establishment of optical resolutions far below the conventional diffraction limit. This has made new areas for the analysis of structural characteristics of subchromosomal complexes accessible. In this thesis, SMI-microscopic procedures for the high precision determination of biological nanostructures are enhanced, adapting this technique to the study of live cells and testing its applicability for such in-vivo procedures. By using spatially modulated illumination, SMI microscopy achieves an increase of the information content for object structures with dimensions below the conventional resolution. For the implementation of live cell measurements a completely new microscope setup was built and accurate characterisation and optimisation procedures were developed. This implied the integration of different hardware components and their adjustment within the optical configuration. Furthermore, the system properties under in-vivo conditions were determined, by what confiding size measurements up to least extensions of 40nm verified and precise conclusions about dynamical objects could be given. Subsequent, a live cell analysis concerning the influence of destructive manifesting fixation procedures was accomplished.

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In den letzten Jahren entwickelte Methoden in der lichtoptischen Mikroskopie erlauben die Etablierung von optischen Auflösungen weit unterhalb der konventionellen Beugungsbegrenzung, wodurch komplett neue Bereiche bei Analysen zu strukturellen Charakteristika subchromosomaler Komplexe zugänglich werden. In dieser Dissertation werden SMI-mikroskopische Verfahren zur hochpräzisen Vermessung von biologischen Nanostrukturen weiterentwickelt, um diese Technik auf die Untersuchung lebender Zellen zu adaptieren und die prinzipielle Tauglichkeit für solche in-vivo Prozeduren zu testen. Die SMI-Mikroskopie erreicht durch eine räumlich modulierte Beleuchtung eine Erhöhung des Informationsgehalts, wodurch Objektstrukturen mit Dimensionen unterhalb der konventionellen Auflösung zugänglich werden. Zur Realisierung von Lebendzellmessungen wurde hierfür ein komplett neuer Mikroskopaufbau verwirklicht und es wurden akkurate Charakterisierungs- und Optimierungsprozeduren entwickelt. Dies implizierte die Einbindung unterschiedlicher Hardware-Komponenten und deren Abstimmung mit der optischen Konfiguration. Weiterhin erfolgte die Ermittlung von Systemeigenschaften unter in-vivo Bedingungen, wodurch vertrauensvolle Größenmessungen bis zu kleinsten Ausdehnungen von 40nm verifiziert und präzise Aussagen über dynamische Objekte getroffen werden konnten. Im Anschluss wurden Lebendzellanalysen hinsichtlich des Einflusses von sich destruktiv äußernden Fixierungsmethoden durchgeführt.