Modulation-enhanced localization microscopy: using patterned illumination for super-resolution microscopy: from the localization of single molecules to the descripton of nano-structures

dc.contributor
Universitat Pompeu Fabra. Departament de Medicina i Ciències de la Vida
dc.contributor.author
Reymond, Loïc
dc.date.accessioned
2023-09-26T17:38:05Z
dc.date.available
2023-09-26T17:38:05Z
dc.date.issued
2023-09-20
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/10803/689018
dc.description.abstract
This thesis introduces SIMPLE (Structured Illumination based Point Lo- calization Estimator), a novel super-resolution technique in fluorescence microscopy. By combining standing-wave patterned illumination with single-molecule localization microscopy (SMLM), SIMPLE achieves sig- nificant improvements in localization precision. Experimental results demonstrate a 2-fold enhancement in localization precision over a 400 μm2 field of view, validating the practical effectiveness of SIMPLE. Additionally, this thesis presents meLM (Modulation-Enhanced Lo- calization Microscopy) as a broader concept that encompasses techniques like MINFLUX, SIMPLE, and others. The simulations conducted in this study confirm the theoretical predictions of SIMPLE’s improved local- ization precision throughout the field of view. Furthermore, the thesis proposes an extension of SIMPLE for direct size measurement of sparse nano-structures, which has the potential to overcome limitations imposed by SMLM. Although actual size measure- ments have not been performed, this proposal highlights the promising application of SIMPLE in nano-structure sizing experiments. In summary, SIMPLE demonstrates the power of patterned illumi- nation in advancing super-resolution imaging. The thesis establishes SIMPLE as a key technique within the broader framework of meLM, and suggests its potential for precise nano-sizing experiments.
ca
dc.description.abstract
Esta tesis presenta SIMPLE (Estimador de Localización Puntual basado en Iluminación Estructurada), una nueva técnica de superresolución en microscopía de fluorescencia. Al combinar la iluminación con ondas es- tacionarias patroneadas y la Microscopía de Localización de Moléculas Únicas (SMLM), SIMPLE logra mejoras significativas en la precisión de localización. Los resultados experimentales demuestran un incremento de 2 veces en la precisión de localización sobre un campo de visión de 400 μm2, validando la efectividad práctica de SIMPLE. Además, esta tesis presenta meLM (Microscopía de Localización Me- jorada por Modulación) como un concepto más amplio que abarca téc- nicas como MINFLUX, SIMPLE y otras. Las simulaciones realizadas en este estudio confirman las predicciones teóricas de la mejora en la pre- cisión de localización de SIMPLE en todo el campo de visión. Además, la tesis propone una extensión de SIMPLE para la medición directa del tamaño de nanoestructuras dispersas, lo cual tiene el poten- cial de superar las limitaciones impuestas por SMLM. Aunque no se han realizado mediciones reales de tamaño, esta propuesta resalta la prome- tedora aplicación de SIMPLE en experimentos de dimensionamiento de nanoestructuras. En resumen, SIMPLE demuestra el poder de la iluminación estructu- rada en el avance de la imagen de superresolución. La tesis establece a SIMPLE como una técnica clave dentro del marco más amplio de meLM y sugiere su potencial para experimentos precisos de dimensionamiento de nanoestructuras.
ca
dc.description.abstract
Aquesta tesi presenta SIMPLE (Estimador de Localització de Punts basat en Illuminació Estructurada), una nova tècnica de super-resolució en mi- croscòpia de fluorescència. Mitjançant la combinació d’una il·luminació estructurada amb ones estacionàries i la Microscòpia de Localització de Molècules Úniques (SMLM), SIMPLE aconsegueix millores significati- ves en la precisió de localització. Els resultats experimentals demostren un increment del doble en la precisió de localització sobre una àrea de visualització de 400 μm2, validant l’efectivitat pràctica de SIMPLE. A més, aquesta tesi presenta meLM (Microscòpia de Localització Mi- llorada per Modulació) com a concepte més ampli que engloba tècniques com MINFLUX, SIMPLE i altres. Les simulacions realitzades en aquest estudi confirmen les prediccions teòriques sobre la millora en la precisió de localització de SIMPLE a tota l’àrea de visualització. A més a més, la tesi proposa una ampliació de SIMPLE per a la mesu- ra directa de les dimensions de nanoestructures disperses, la qual cosa té el potencial per superar les limitacions imposades per SMLM. Encara que no s’han realitzat mesures reals de les dimensions, aquesta proposta posa de manifest l’aplicació prometedora de SIMPLE en els experiments de mesura de nanoestructures. En resum, SIMPLE demostra el poder de la il·luminació estructurada en l’avanç de la imatge de super-resolució. La tesi estableix SIMPLE com una tècnica clau dins del marc més ampli de meLM i suggereix el seu potencial per a experiments de mesura precisa de dimensions de nanoestructures.
ca
dc.format.extent
147 p.
ca
dc.language.iso
eng
ca
dc.publisher
Universitat Pompeu Fabra
dc.rights.license
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
ca
dc.source
TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.subject
Super-resolution
ca
dc.subject
Fluorescence microscopy
ca
dc.subject
Localization precision
ca
dc.subject
Structured illumination
ca
dc.subject
Nano-structures
ca
dc.subject
Super-resolución
ca
dc.subject
Microscopía de fluorescencia
ca
dc.subject
Precisión de localización
ca
dc.subject
Iluminación estructurada
ca
dc.subject
Nanoestructuras
ca
dc.title
Modulation-enhanced localization microscopy: using patterned illumination for super-resolution microscopy: from the localization of single molecules to the descripton of nano-structures
ca
dc.type
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.subject.udc
577
ca
dc.contributor.authoremail
loic.reymond@alumni.crg.eu
ca
dc.contributor.director
Ruprecht, Verena
dc.contributor.director
Wieser, Stefan
dc.embargo.terms
cap
ca
dc.rights.accessLevel
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.description.degree
Programa de Doctorat en Biomedicina


Documents

tlr.pdf

24.41Mb PDF

Aquest element apareix en la col·lecció o col·leccions següent(s)