Tomografisen STED superresoluutio mikroskooppitekniikan kehittäminen, sekä sen sovellus luubiologian tutkimuksessa

Väitöskirja käsittelee STED super-resoluutio kerroskuvausmikroskooppitekniikan kehittämistä, sekä sen sovellusta luuston uusiutumisprosessin havainnoinnissa. Tekniikka kehitettiin kaupallista STED mikroskooppia hyödyntäen. Kerroskuvausmenetelmä perustuu näytteen kuvaamiseen kahdesta eri suunnasta, alta sekä sivusta; sivunäkymä muodostettiin mikroskooppinäytteen päälle, kuvattavan kohteen yläpuolelle vinosti asetetun pienen peilin kautta, jonka jälkeen projektiot yhdistetään laskennallisesti yhdeksi kerroskuvaksi. STED kerroskuvaustekniikka mahdollisti solun sisäisten mikroputkirakenteiden havainnoinnin 70nm pitkittäisresoluutiolla.

Pystyäksemme kuvaamaan luuta aktiivisesti resorpoivia osteoklastisoluja korkealla optisella erottelukyvyllä, kehitimme mikroskooppilasille muodostettavan, optisesti läpinäkyvän pinnoitteen, joka imitoi murtunutta luupintaa. Pinnoite mahdollisti osteoklastisolujen luun resorptioon liittyvien soluelinten kuvantamisen 2D STED mikroskooppia käyttäen 60 nm lateraaliresoluutiolla; tämä on ensimmäinen kerta kun kyseisiä solurakenteita on pystytty kuvaamaan super-resoluutio mikroskoopilla.

Käytimme kehitettyä tomografista STED tekniikkaa osteoklastisolujen resorptiomekanismin kuvantamisessa, uutta läpinäkyvää luupinnoitetta hyväksikäyttäen. Tomografiatekniikalla muodostetuista kuvista voidaan nähdä aktiini tukirakenteiden spesifisiä rakenteita, jotka meidän mielestämme viittaavat niiden osallistumiseen vesikkeleiden endo- ja eksosytoosiin luun resorptioprosessin aikana. Tomografinen STED mikroskopia, yhdistettynä uuteen luupinnoitteeseen avaa uusia mahdollisuuksia kolmiulotteisten nanorakenteiden havainnointiin, tutkittaessa luuston uusiutumisprosessia.