Nog een nieuwe lichtmicroscoop, voor drie dimensies

Tien jaar geleden maakten twee biofysici van de Carnegie Mellon Universiteit in Pittsburgh een foutje bij het bekijken van een preparaat onder een optische microscoop. Normaal gesproken wordt tussen het objectief, de belangrijkste lens van de microscoop, en het preparaat een druppel van een vloeistof geplaatst met dezelfde brekingsindex als het glas waaruit het objectief is gemaakt.

Door de aanwezigheid van dit zogenaamde immersiemedium 'merkt' het licht niet dat het van het glas van de lens naar het preparaat overgaat, waardoor ongewenste reflectie- en brekingseffecten, die de beeldkwaliteit kunnen aantasten, worden voorkomen. Doordat ditmaal echter een verkeerde immersievloeistof werd gebruikt ontstond er in het preparaat een gereflecteerde lichtbundel, die interferentie ging vertonen met de hoofdbundel.

Dit bracht de oplettende onderzoekers op het idee om de lichtintensiteit in nauwkeurig bepaalde gebieden bewust te gaan reguleren met behulp van niet één, maar twee lichtbundels. En zo heeft een toevallige observatie inmiddels geleid tot een nieuwe vorm van optische microscopie waarmee niet alleen in drie dimensies beelden kunnen worden verkregen, maar dat dan ook nog eens met een ongekende resolutie van zo'n 50nm! (Nature, volume 366, pagina 46).

Wanneer twee laserbundels elkaar onder een hoek kruisen ontstaan in het overlapgebied maxima en minima in lichtintensiteit: er heeft zich daar een zogenaamd staande-golfpatroon gevormd. De afstand tussen twee maxima is onder meer afhankelijk van de hoek waaronder de oorspronkelijke lichtbundels elkaar kruisten, maar veel belangrijker is dat de breedte van zo'n maximum bijzonder klein is. Dat is nu in de nieuwe microscoop prachtig uitgebuit. Door twee laserbundels te gebruiken kan heel nauwkeurig een zeer smal gebiedje in een preparaat als het ware worden 'uitgelicht'.

Bovendien kan dit smalle brandvlak heel simpel optisch worden verplaatst, zodat driedimensionale informatie wordt verkregen. Zo zijn de onderzoekers er in geslaagd om bijvoorbeeld de aparte eiwitfilamenten, die in cellen het cytoskelet vormen, af te beelden en dat zelfs in levende cellen.

Normaal zou om überhaupt iets zichtbaar te maken, de cel allereerst moeten worden gefixeerd, waarna er met een scherp mes (microtoom) een dun plakje van wordt afgesneden.

De auteurs zien mogelijkheden voor het in beeld brengen van onder andere membranen en chromosomen, maar ze wijzen ook op de mogelijkheid om met hoge precisie fotochemische reacties op specifieke plaatsen 'aan' te zetten. Het is dan ook niet verwonderlijk dat al van verschillende kanten grote belangstelling is getoond voor deze nieuwe vinding, onder meer van een aantal fabrikanten van microscopen.