ZEISS Lattice SIM 3
Produkt

ZEISS Lattice SIM 3

Schnelle optische Schnitte von sich entwickelnden Organismen und Gewebefeinstrukturen

ZEISS Lattice SIM 3 wurde speziell für die Anforderungen bei der Bildgebung von mehrzelligen Organismen und Gewebeschnitten entwickelt. Dieses System nutzt das volle Potenzial der SIM Apotome Technologie und ermöglicht Ihnen die schnelle Erstellung optischer Schnitte mit überragender Qualität, die Betrachtung großer Sehfelder mit direktem Zugang zu kleinen Interessensbereichen, Aufnahmen mit nahezu isotroper Auflösung und eine extrem schonende superauflösende Bildgebung.

  • Komplette Modellorganismen und Gewebeschnitte aufnehmen
  • Superaufgelöste Bilder genauso schnell und schonend erfassen wie Weitfeldaufnahmen
  • Von der großflächigen Übersicht zu den superaufgelösten Details
Sphäroide, gefärbt auf Mitochondrien (MitoTracker Green) und Zellkerne (NucRed Live 647)

Komplette Modellorganismen und Gewebeschnitte aufnehmen

ZEISS Lattice SIM 3 nutzt die SIM Apotome Technologie voll aus, um Ihnen auch bei großen Sehfeldern die Erstellung herausragender optischer Schnitte in nahezu isotroper Auflösung zu ermöglichen. ZEISS Lattice SIM 3 ist das ideale System für die schnelle Abbildung großer Volumina, z. B. von dreidimensionalen Modellorganismen, Embryonen, Organoiden oder Gewebeschnitten. Mit ZEISS Lattice SIM 3 haben Sie zudem die Möglichkeit, mehrzellige Organismen, ganz gleich, ob als lebende oder fixierte Probe, mit strukturierter Beleuchtungsmikroskopie mit herausragender Eindringtiefe abzubilden.

Bildbeschreibung: Sphäroide, gefärbt auf Mitochondrien (MitoTracker Green) und Zellkerne (NucRed Live 647).

Invasion von Sphäroiden in eine Kollagenmatrix; Zellen exprimieren Lifeact-tdTomato; farbkodierte Tiefenprojektion

Superaufgelöste Bilder genauso schnell und schonend erfassen wie Weitfeldaufnahmen

Sie haben die Wahl zwischen dem standardmäßigen SIM Apotome Abbildungsmodus zum Erzielen der höchstmöglichen Auflösung und einem Abbildungsmodus mit reduzierten Phasen, der bei nur minimal geringerer Auflösung wesentlich schnellere Aufnahmegeschwindigkeiten und ein schonenderes Imaging ermöglicht. Durch Kombination von SIM Apotome und Leap Mode gelingen Aufnahmen in Superauflösung schneller als je zuvor. Mit SIM Apotome sind sogar verlustfreie Aufnahmen möglich. So benötigen Sie für jedes rekonstruierte Bild nur eine Rohdatenaufnahme.

Bildbeschreibung: Invasion von Sphäroiden in eine Kollagenmatrix; Zellen exprimieren Lifeact-tdTomato; farbkodierte Tiefenprojektion.

Von der großflächigen Übersicht zu den superaufgelösten Details

Für Versuche mit großen Proben bietet ZEISS Lattice SIM 3 eine besonders effektive Kombination aus großem Sehfeld und superauflösender Bildgebung. In Kombination mit der SIM² Bildrekonstruktion ermöglicht SIM Apotome bei erhöhter Empfindlichkeit eine laterale Superauflösung bis 140 nm sowie überragende optische Schnitte. Das Imaging mit Lattice SIM und einem ZEISS Multi-Immersionsobjektiv mit 25-facher Vergrößerung sowie anschließender Verarbeitung mit SIM² erzielt eine ähnliche laterale Auflösung für größere Sehfelder und lässt zudem eine flexiblere Anpassung an den Brechungsindex Ihrer Probe zu.

Bildbeschreibung: Mäusegehirn, aufgenommen mit den Modi SIM Apotome und Lattice SIM über einen Z-Stapelbereich von 170 µm. Übersichtsbild: Plan-Neofluar 10×. Volumen-Rendering: LD LCI Plan-Apochromat 25×/0,8 Imm Korr. Probe mit freundlicher Genehmigung des Herms Lab (MCN, Universität München, Deutschland).

Die Technologie hinter ZEISS Lattice SIM 3

Vergleich Weitfeldaufnahme vs. SIM² Apotome: COS-7-Zellen, gefärbt auf Aktin (Phalloidin Alexa Fluor 488). Objektiv: LD LCI Plan-Apochromat 25×/0,8 Imm Korr.

SIM Apotome

Optische Schnitte in herausragender Qualität

Die Bildgebung lebender Zellen mit einem Weitfeldsystem ist oft schwierig. Vor allem wegen der Probenbereiche, die unter- und oberhalb des Fokus liegen. Diese Effekte können den Kontrast und die Auflösung verringern. ZEISS Lattice SIM 3 schöpft die Vorteile der SIM Apotome Technologie voll aus und ermöglicht die Nutzung der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie mit Objektiven mit geringer Vergrößerung. Das ermöglicht Ihnen die schnelle und schonende Erstellung optischer Schnitte von mehrzelligen Proben.

Durch die Kombination des SIM Apotome Aufnahmemodus mit dem SIM² Rekonstruktionsalgorithmus können Sie das kontrastreiche, schnelle und hochaufgelöste Live Cell Imaging noch schonender gestalten. Alternativ nutzen Sie Ihren neuen Geschwindigkeitsvorteil bei der Erstellung optischer Schnitte zur Steigerung Ihrer Produktivität bei der Bildaufnahme großer Probenbereiche oder großer Volumina mit unterschiedlichen Vergrößerungen.
 

Weitfeldaufnahme

Weitfeldaufnahme

Die Bildqualität wird durch Unschärfen in Bereichen unter- und oberhalb des Fokus und durch Hintergrundsignale beeinträchtigt (das direkt in der Fokusebene liegende Signal ist weiß umrandet).

Aufnahme mit SIM Apotome

Aufnahme mit SIM Apotome

Die Fluoreszenz-Signale in der Fokusebene werden mit einem Gittermuster in 3 oder 5 verschiedenen Gitterpositionen beleuchtet und schnell moduliert.

Rekonstruierter optischer Schnitt

Rekonstruierter optischer Schnitt

Nach der Aufnahme der Bilder mit verschiedenen Gitterpositionen werden die Einzelbilder zu einem Ergebnisbild kombiniert, das nur aus Informationen aus der Fokusebene besteht.

SIM Apotome Volumenkachelaufnahme der Wurzel einer Arabidopsis mit markiertem Golgi-Apparat; über 35 min. lang erfasste Zeitreihe; farbkodierte Tiefenprojektion. Bild mit freundlicher Genehmigung von Peter O'Toole, University of York, UK.

Das richtige Verhältnis zwischen Auflösung und Geschwindigkeit

Für Bildgebungsexperimente werden stetig höhere Aufnahmegeschwindigkeiten und kürzere Belichtungszeiten angestrebt. Wird die zuverlässige und flexible Gitterstrukturbeleuchtung von ZEISS Lattice SIM 3 zusammen mit der Bildrekonstruktionssoftware eingesetzt, reduziert sich die Anzahl der Phasenbilder im SIM Apotome Aufnahmemodus deutlich – die Auflösung der Ergebnisbilder verringert sich dadurch jedoch kaum. So genügen mit SIM Apotome schon 3 Phasenaufnahmen für die Erstellung eines Einzelbilds. Das beschleunigt die Aufnahmegeschwindigkeit um 66 %. Das ist insbesondere für das Scannen großer Probenbereiche, z. B. von Gewebeschnitten, ein großer Vorteil.

Durch zusätzliche Kombination mit dem Leap Mode können Sie die Anzahl der benötigten Phasenaufnahmen pro Ergebnisbild noch weiter senken und so noch schonender superaufgelöste Bilder Ihrer Proben aufnehmen.

Vergleich eines Weitfeld- und eines Lattice-SIM-Bilds von angefärbten Aktin (Phalloidin Alexa Fluor 488, magenta), Mikrotubuli (Anti-Beta-Tubulin Alexa Fluor 568, gelb) und Paxillin (anti-Paxillin Alexa Fluor 647, cyan) in COS-7-Zellen. Objektiv: 25×/0,8 Imm Korr.

Lattice SIM

Das 3D-Superauflösungsverfahren

Auch ZEISS Lattice SIM 3 verfügt über den Abbildungsmodus Lattice SIM, der speziell für die Verwendung mit einem Multi-Immersionsobjektiv mit 25‑facher Vergrößerung konzipiert ist. In diesem Modus wird der Probenbereich mit einer aus Punkten bestehenden Gitterstruktur („Lattice“) anstatt mit Gitterlinien beleuchtet. Die Gitterstruktur erzeugt einen höheren Kontrast und erreicht so eine größere Eindringtiefe. In Kombination mit SIM² lässt sich außerdem eine zuverlässige Bildrekonstruktion mit Superauflösung bis 140 nm erzielen.

SIM-Imaging noch schneller

Höhere zeitliche Auflösung und gesteigerte Produktivität beim 2D- und 3D-Imaging mit Modi zur Verbesserung der Geschwindigkeit.

(U2OS-Zelle, die Golgi-Vesikel [tdTomato, magenta] und RAB5A [mEmerald, grün] exprimiert. Objektiv: 40×/1,4 Oil.)

2D Burst Mode: Umfassende zeitliche Informationen

Bei der Verarbeitung mit dem Burst Mode wird das Sliding-Window-Konzept angewandt, was Ihnen ermöglicht, Prozesse in Ihren Lebendproben mit bis zu 255 Bildern pro Sekunde zu beobachten. Und da es sich beim Burst Mode um einen der Erfassung nachgelagerten Verarbeitungsschritt handelt, können Sie diesen Modus problemlos auch auf bereits erfasste Datensätze anwenden. Sie bestimmen, welche zeitliche Auflösung Sie für die Analyse Ihrer Daten benötigen.

(EB3-tdTomato exprimierende U2OS-Zelle, aufgenommen mit reduzierten Phasen. Objektiv: 40×/1,4 Oil.)

3D Leap Mode: Digitale Schnitte auf neuem Niveau

Mit dem Leap Mode können Sie Aufnahme- und Belichtungszeiten verkürzen – ideal für das schnelle 3D-Imaging anspruchsvoller Proben. Hierbei wird nur jede dritte Ebene abgebildet, was die Geschwindigkeit der Volumenbildgebung verdreifacht und gleichzeitig die Anzahl der Belichtungen um zwei Drittel reduziert.

Anwendungsbeispiele

ZEISS Lattice SIM 3 im Einsatz

Hautgewebeschnitt, angefärbt auf Zellkerne (cyan), CD8‑Zellen (gelb) und Leishmanien (parasitäre Einzeller, magenta)

Interessensbereich in einem Hautgewebeschnitt, angefärbt auf Zellkerne (cyan), CD8‑Zellen (gelb) und Leishmanien (parasitäre Einzeller, magenta). Objektiv: 25×/0,8 Multi-Immersion. Bild mit freundlicher Genehmigung von: Helen Ashwin, Department of Biology, University of York, UK.

Superauflösende Bildgebung in der Immunologie

Details einfach heranzoomen

In der immunologischen Forschung setzen viele Forschende auf die Immunofluoreszenz von Gewebeschnitten, um die Verteilung von und die Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und Immunzellen zu untersuchen und bestenfalls neue Therapien für pathogene Krankheiten zu entwickeln. Für aussagekräftige Ergebnisse ist es dabei nicht nur entscheidend, vollständige Schnitte abzubilden, um keine relevanten Bereiche zu übersehen, sondern auch, diese Schnitte mit ausreichender Auflösung darzustellen, um auch einzelne Vorkommnisse identifizieren und quantifizieren zu können.

In dem hier gezeigten Anwendungsbeispiel wurden Hautgewebeschnitte aufgenommen, um die Verteilung von CD8‑Zellen im Verhältnis zu den Infektionsherden der Leishmanien zu untersuchen. Das Detailbild ist eine digitale Vergrößerung eines einzelnen Bereichs – im Übersichtsbild kann jede beliebige Region herangezoomt werden, um Zellkerne, CD8‑Zellen und Leishmanien zu zählen.

Digitaler Zoom in einen Hautgewebeschnitt. Parasiten können visualisiert und quantifiziert werden.

Digitaler Zoom in das obenstehende Bild. Parasiten können in jeder Zelle des Schnitts visualisiert und quantifiziert werden. Bild mit freundlicher Genehmigung von: Helen Ashwin, Department of Biology, University of York, UK.

Struktur der Synapse einer Drosophila, abgebildet mit SIM Apotome und Lattice SIM
Struktur der Synapse einer Drosophila, abgebildet mit SIM Apotome und Lattice SIM

Oben: Untere Hälfte des Schnitts durch eine Drosophila mit markierten Synapsen und Nervensystem (Anti-HRP, orange). Objektiv: Plan-Neofluar 10×/0,8 Air.
Unten: Ebenfalls gefärbt auf Synaptotagmine (Anti-synaptotagmin, cyan). Objektiv: LD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Korr, abgebildet mit SIM Apotome und Lattice SIM. Bild mit freundlicher Genehmigung von Prof. Sean Sweeney, University of York, UK.

Oben: Untere Hälfte des Schnitts durch eine Drosophila mit markierten Synapsen und Nervensystem (Anti-HRP, orange). Objektiv: Plan-Neofluar 10×/0,8 Air.
Unten: Ebenfalls gefärbt auf Synaptotagmine (Anti-synaptotagmin, cyan). Objektiv: LD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Korr, abgebildet mit SIM Apotome und Lattice SIM. Bild mit freundlicher Genehmigung von Prof. Sean Sweeney, University of York, UK.

Superauflösende Bildgebung in der Neurowissenschaft

Ein besseres Verständnis der Reaktion von Neuronen auf Schäden, Krankheit oder Stoffwechselveränderungen erlangen

Synapsen und insbesondere deren aktive Zonen, in denen die synaptischen Vesikel freigesetzt werden, bilden die Grundlage für die neuronale Signalübertragung und die ordnungsgemäße Funktion der Nervenzellen. Das Imaging der aktiven Zonen erfordert eine sehr viel höhere Auflösung, als sie die herkömmliche Konfokalmikroskopie bieten kann.

Das Labor von Prof. Sean Sweeney untersucht eine neuartige Mutation an einem Regulator für das Überleben und Stoffwechselreaktionen von Neuronen. Dafür werden das Nervensystem und Synapsen gemeinsam mit Synaptotagminen markiert, um die allgemeine Struktur der Synapse und die Verteilung der präsynaptischen Vesikel zu erfassen. Mit Superauflösungsmikroskopen lassen sich die Unterschiede in den Strukturen der Synapsen und die Zusammensetzung der aktiven Zonen identifizieren und quantifizieren.

Zeitraffer über 12 Stunden von vitalen Hefezellen auf einer Multiwellplatte, die mit Superfolder GFP markierte Proteine exprimieren; farbkodierte Tiefenprojektion. Objektiv: Plan-Apochromat 40×/1,4 Oil. Bild mit freundlicher Genehmigung von Chris McDonald, University of York, UK.

Superauflösende Bildgebung vitaler Hefe

Schonend, schnell und in nahezu isotroper Auflösung

Vitale Hefezellen gehören zu den anspruchsvollsten Proben in der Fluoreszenzmikroskopie. Sie sind nicht nur extrem lichtempfindlich, sondern auch kleiner als die meisten Zelllinien für die Forschung. Darüber hinaus müssen Hefezellen in Suspension gehalten werden – sie können sich also frei in der Kulturschale bewegen. Erschwerend lässt sich bei diesen kugelförmigen Zellen keine klare Orientierung erkennen. All diese Herausforderungen lassen sich nur durch eine Kombination aus extrem schonender und schneller Bildgebung und einer hohen Auflösung in allen räumlichen Dimensionen bewältigen.

SIM² Apotome ist das ideale Verfahren zur Abbildung vitaler Hefe: Es ermöglicht Imaging in Superauflösung, ist aber zugleich so schnell und schonend, dass Sie Hefezellen auch über längere Zeiträume beobachten können. Das Anwendungsbeispiel demonstriert eindrucksvoll die einzigartige Leistungsfähigkeit dieses Modus. Verschiedene subzelluläre Kompartimente (Oberflächenmarker, Endosomen, Vakuolen, endoplasmatisches Retikulum) wurden mit Superfolder GFP markiert und über einen Zeitraum von 12 Stunden abgebildet.

Dünndarm einer Maus in A-ha-Polymer, angefärbt auf Blutgefäße (Alexa Fluor 488) und Nerven (Alexa Fluor 647); Antifade-Farbstoff. Objektiv: Plan-Neofluar 10×/0,3 Air (Übersichtsbild) und LCI Plan-Apochromat 25× Imm Korr (Detailbild). Probe mit freundlicher Genehmigung von Prof. Shiue-Cheng (Tony) Tang, Institute of Biotechnology & Department of Medical Science, National Tsing Hua University, Taiwan.

Abbildung großer Volumina

Auch tiefliegende Strukturen detailliert erfassen

In Kombination mit reduzierten Phasen und dem Leap Mode können Sie mit SIM Apotome große Volumina besonders schnell und effizient abbilden. Die Aufnahme von nur einem Rohbild je rekonstruiertem Ergebnisbild ermöglicht die schnelle Erfassung umfangreicher Probenvolumina. Wählen Sie im Anschluss die gewünschten Interessensbereiche aus, wechseln Sie das Objektiv und erzeugen Sie mit Lattice SIM superaufgelöste Bilder mit einer lateralen Auflösung bis 140 nm, ohne dabei den Gesamtkontext aus den Augen zu verlieren.

Mit der von Prof. Tang und seinem Team (Hsiao et al., Nature Communications 2023) neuentwickelten Methode zum Clearing und Einbetten, den Vorteilen des SIM Apotome Aufnahmemodus und der herausragenden Bildrekonstruktionstechnologie konnten wir einen vollständigen Schnitt durch einen Mäusedarm in der Größe 3 × 4 mm und mit einer Dicke von ca. 200 µm innerhalb nur weniger Minuten abbilden. Dabei konnten wir sogar noch tiefliegende Netzwerke aus Blutgefäßen und Nerven detailliert sichtbar machen.

Downloads

  • ZEISS Lattice SIM 3

    Your fast optical sectioning solution for studying developing organisms and tissue microstructures

    Seiten: 21
    Dateigröße: 5 MB
  • ZEISS Lattice SIM Family

    Full Access to Super-Resolution Imaging for all Research Areas

    Seiten: 6
    Dateigröße: 3 MB

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