Advanced imaging

  • Unterricht

    Details

    Fakultät Math.-Nat. und Med. Fakultät
    Bereich Biologie
    Code UE-SBL.00419
    Sprachen Englisch
    Art der Unterrichtseinheit Vorlesung
    Kursus Master
    Semester SP-2023

    Zeitplan und Räume

    Vorlesungszeiten Donnerstag , Blockkurs (Frühlingssemester)
    Kontaktstunden 8

    Unterricht

    Verantwortliche
    • Egger Boris August
    Dozenten-innen
    • Acuna Guillermo Pedro
    • Stefani Fernando Daniel
    Beschreibung

    Fluorescence microscopy has become the preferred imaging tool for biological systems due to its capability to visualize specifically the target biomolecules under conditions compatible with life, like room temperature, liquid environment and irradiation with visible light. Fluorescence microscopy also provides very high sensitivity down to the detection of single molecules. As drawback, as it happens with any a far-field optical technique, the spatial resolution is limited by the wavelength of light to a few hundreds of nanometres (the so-called diffraction limit). Remarkably, in the mid 2000s, a series of imaging methods using fluorescence readout were developed that deliver images with resolution beyond the diffraction limit. These methods, called super-resolution fluorescence microscopy or far-field fluorescence nanoscopy and whose pioneers were awarded with the Nobel Prize in Chemistry in 2014(13), have revolutionized biological imaging and continued to be developed until the present day.

     

    In these lectures, we will revise the working principles of super-resolution microscopy and its development from the first generation of methods up to the newest methods capable of achieving 1 nm resolution under ambient conditions(47). We will discuss the performance and technical aspects of the necessary hardware and sample preparation for each one of the different modalities of super-resolution microscopy existing today. Also, we will perform experiments hands-on to obtain super-resolved fluorescence images, including the acquisition and analysis of data.

    Lernziele

    After this course, the student will know:

    • The fundamental principles of superresolution fluorescence microscopy in its different modalities: coordinate stochastic single-molecule localization microscopy (e.g., STORM, PALM, DNA-PAINT), coordinate targeted super-resolution microscopy (e.g., STED, RESOLFT), and single-molecule localization through sequential structured illumination (e.g., MINFLUX, RASTMIN).
    • How to choose the best suited superresolution method for specific applications: visualizing fixed or living specimens, compromise between resolution and throughput (image acquisition speed), visualizing structures or trajectories.
    • How acquire singlemolecule localization data and analyse it to obtain a super-resolved fluorescence image
    Bemerkungen

    Jupyter Python course for image processing and analysis. 

     

    Teachers: Ferndando Stefani (Buenos Aires) and Guillermo Acuna (Fribourg)

    Soft Skills Nein
    ausserhalb des Bereichs Nein
    BeNeFri Ja
    Mobilität Ja
    UniPop Nein
  • Einzeltermine und Räume
    Datum Zeit Art der Unterrichtseinheit Ort
    20.04.2023 13:15 - 17:00 Kurs PER 17, Raum 001
    21.04.2023 13:15 - 16:00 Kurs PER 17, Raum 001
  • Leistungskontrolle

    Schriftliche Prüfung

    Bewertungsmodus Nach Note
    Beschreibung

    Written exam (60 min.) during the semester. One mark.

    Written exam MC. 

  • Zuordnung
    Zählt für die folgenden Studienpläne:
    Biologie [3e cycle]
    Version: 2015_1/V_01
    Weiterbildung > UE für Vertiefungsstudium in Biologie (Niveau Master)

    Biologie [POST-DOC]
    Version: 2015_1/V_01
    Weiterbildung > UE für Vertiefungsstudium in Biologie (Niveau Master)

    Ergänzende Lehrveranstaltungen in Naturwissenschaften
    Version: ens_compl_sciences
    Paquet indépendant des branches > UE für Vertiefungsstudium in Biologie (Niveau Master)

    MSc in Umweltbiologie, Option Angewandte Umweltbiologie 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in Umweltbiologie, Option Angewandte Umweltbiologie, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-EB, Option Angewandte Umweltbiologie, UE zur Wahl (ab HS2022) > Optionale Kurse

    MSc in Umweltbiologie, Option Pflanzen- und Mikrobiologie 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in Umweltbiologie, Option Pflanzen- und Mikrobiologie, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-EB, Option Pflanzen- und Mikrobiologie, UE zur Wahl (ab HS2022) > Empfohlene Kurse

    MSc in Umweltbiologie, Option Unterricht 90 [MA]
    Version: 2023_1/V_01
    MSc in Umweltbiologie, Option Unterricht, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-EB, Option Unterricht, UE zur Wahl (ab HS2023) > Optionale Kurse

    MSc in Umweltbiologie, Option Ökologie und Evolution 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in Umweltbiologie, Option Ökologie und Evolution, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-EB, Option Ökologie und Evolution, UE zur Wahl (ab HS2022) > Optionale Kurse

    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Biochemie und Zellbiologie 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Biochemie und Zellbiologie, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-ML, Option Biochemie und Zellbiologie, UE zur Wahl (ab HS2021) > Empfohlene Kurse

    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Entwicklungsbiologie und Regeneration 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Entwicklungsbiologie und Regeneration, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-ML, Option Entwicklungsbiologie und Regeneration, UE zur Wahl (ab HS2021) > Empfohlene Kurse

    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Meeresbiologie 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Meeresbiologie, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-ML, Option Meeresbiologie, UE zur Wahl (ab HS2021) > Empfohlene Kurse

    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Neurobiologie 120 [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Neurobiologie, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-ML, Option Neurobiologie, UE zur Wahl (ab HS2021) > Empfohlene Kurse

    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Unterricht 90 [MA]
    Version: 2023_1/V_01
    MSc in molekularer Lebens- und Gesundheitswissenschaften, Option Unterricht, Vorlesungen und Seminare (ab HS2021) > MSc-ML, Option Unterricht, UE zur Wahl (ab HS2023) > Optionale Kurse

    MSc-sp. EBR, option Degeneration und Regeneration von Gewebe [MA] 120
    Version: 2022_1/V_01
    sp-MSc-EBR, Option Degeneration und Regeneration von Gewebe, Vorlesungen und Seminare (ab HS2022) > sp-MSc-EBR, Gemeinsame UE zur Wahl (ab HS2022)

    MSc-sp. EBR, option Infektion, Entzündung und Krebs [MA] 120
    Version: 2022_1/V_01
    sp-MSc-EBR, Option Infektion, Entzündung und Krebs, Vorlesungen und Seminare (ab HS2022) > sp-MSc-EBR, Gemeinsame UE zur Wahl (ab HS2022)

    Zusatz zum Doktorat [PRE-DOC]
    Version: 2020_1/v_01
    Zusatz zum Doktorat (Math.-Nat. und Med. Fakultät) > UE für Vertiefungsstudium in Biologie (Niveau Master)

    sp-MSc-EBR, option Neurowissenchaften [MA] 120
    Version: 2022_1/V_01
    sp-MSc-EBR, option Neurowissenschaften, Vorlesungen und Seminare (ab HS2022) > sp-MSc-EBR, Gemeinsame UE zur Wahl (ab HS2022)