Nanoskopie rozptýleného světla na molekulách

Abstract

Prohloubení poznatků o biologických procesech na úrovni jednotlivých proteinů je úzce spojeno s vývojem ultracitlivé mikroskopie. Nejběžnější technika používá fluorescenčních značek, ale jejich omezená fotostabilita vyžaduje řadu kompromisů v dosaženém rozlišení i délce snímání. Jako možná alternativa byla proto během posledních 15 let rozvinuta metoda interferometrické mikroskopie rozptýleného světla (iSCAT), která umožňuje využívat rozptylové značky, či provádět pozorování bez jejich použití. V této práci představujeme rozšířenou konfiguraci iSCAT, jež nám umožňuje podstatně zvýšit kontrast detekovaných rozptylujících částic. Pro zvýšení kontrastu se utlumuje referenční vlna pomocí změny její polarizace při dopadu na speciální segmentovaný dělič svazku blízko Brewsterova uhlu. Pomocí zlatých nanočástic jsme změřili koeficienty zvětšení kontrastu při nastavení dvou principiálních polarizací a porovnali je s teoretickými hodnotami.

New developments in ultrasensitive microscopy techniques offer better understanding of biological processes on the scale of single proteins. The most commonly used technique is based on using fluorescent labels, however, their limited photostability compromise the spatial and temporal resolution as well as the maximum observation achieved. Therefore during the last 15 years, interferometric scattering microscopy (iSCAT) emerged as a fluorescence-free alternative allowing to observe tiny scattering labels or unlabeled protein in real-time. Here we introduce a modified iSCAT configuration allowing us to increase the detected interferometric contrast of scattered light. To adjust the iSCAT contrast in our configuration, the reference wave is attenuated by varying the polarization of the incident light on a segmented beam-splitter operated near the Brewster angle. Using gold nanoparticles, we characterize the contrast enhancement and compare the results with a theoretical estimation.