蔡司Lattice SIM 3
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蔡司Lattice SIM 3

对发育中的生物体和组织微观结构进行快速光学切片

蔡司Lattice SIM 3专为满足多细胞生物体和组织切片的成像要求而设计。该系统充分发挥了SIM Apotome技术的潜力:高质量的快速光学切片、可观察到较小感兴趣区域的大视场、近乎各向同性的分辨率以及低光毒性的超分辨率成像。

  • 采集整个模式生物和组织切片
  • 与宽场图像一样快速获取低光毒性超分辨率图像
  • 从大观察视野到超分辨率细节
细胞球,线粒体染色(MitoTracker Green)和细胞核(NucRed Live 647)染色。

采集整个模式生物和组织切片

蔡司Lattice SIM 3充分利用SIM Apotome技术,在大观察视野下提供出色的光学切片,分辨率近乎各向同性。在对较大体积(如三维模式生物、胚胎、类器官或组织切片)进行快速成像时,蔡司Lattice SIM 3是您的理想之选。无论您使用的是活体还是固定样品,该系统都能以出色的穿透深度对多细胞生物体进行结构光照明显微观察。

图片说明:细胞球,线粒体染色(MitoTracker Green)和细胞核(NucRed Live 647)染色。

细胞球侵入胶原基质,细胞表达Lifeact-tdTomato,彩色深度投影。

与宽场图像一样快速获取低光毒性超分辨率图像

选择标准SIM Apotome成像模式可获得更高可用分辨率,而选择相位更少的成像模式则可略微降低分辨率但显著提高速度并降低光毒性。将SIM Apotome与Leap模式相结合,即可大大加快超分辨率采集速度。SIM Apotome甚至可以实现几乎无损的图像采集,这意味着每幅重构图像只需要一幅原始图像。

图片说明:细胞球侵入胶原基质,细胞表达Lifeact-tdTomato,彩色深度投影。

从大观察视野到超分辨率细节

对于大型样品实验,蔡司Lattice SIM 3提供了大观察视野和超分辨率成像的组合。SIM Apotome模式与SIM²图像重构有机结合,可实现精细至140 nm的横向超分辨率,提供出色的光学切片和灵敏度。此外,在Lattice SIM模式下使用蔡司25×多浸没物镜进行成像,随后用SIM²进行处理,可提供类似的横向分辨率和更大的观察视野,并能更灵活地适应样品的折射率。

图片说明:小鼠大脑,在SIM Apotome和Lattice SIM模式中进行了成像,Z轴序列范围为170 µm。预览图:Plan-Neofluar 10×。立体渲染:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr。样品由德国慕尼黑大学MCN的Herms实验室提供。

蔡司Lattice SIM 3背后的技术

宽场和SIM² Apotome对比:针对肌动蛋白(Phalloidin Alexa Fluor 488)而染色的Cos-7细胞。物镜:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr。

SIM Apotome

具有出色质量的光学切片

当使用宽场显微镜进行活细胞成像时,常常会受到非焦平面模糊信号及背景信号的干扰,这些影响会降低衬度和分辨率。蔡司Lattice SIM 3充分利用SIM Apotome技术的各项优势,为低放大倍率物镜实现结构光照明显微成像,从而为您的多细胞样品提供快速且低光毒性的光学切片。

SIM Apotome采集模式与SIM²重构算法有机结合,使您能够对高衬度、高分辨率的快速活细胞成像进一步作出低光毒性调整。在以不同放大倍率获取大面积或大体积样品图像的同时,您也可以使用更快的光学切片速度来提高工作效率。
 

宽场图像

宽场图像

图像质量会受到非焦模糊和背景信号的影响。(焦平面发出的信号被白色虚线所包围。)

SIM Apotome采集

SIM Apotome采集

在3个或5个不同的网格位置使用网格模式照射并快速调制焦平面中的荧光信号。

重构的光学切片

重构的光学切片

在采集具有不同网格位置的图像后,这些帧将组合为一张合成图像,其中只包含焦平面的信息。

为高尔基体而标记的拟南芥根的SIM Apotome体积拼图成像;时间序列记录持续35分钟;彩色深度投影。图像由英国约克大学的Peter O'Toole提供。

权衡对速度和分辨率的需求

提高成像速度和减少曝光量是成像实验中恒久不变的需求。稳健灵活的蔡司Lattice SIM 3结构光照明模式加上图像重构软件,可以显著减少SIM Apotome采集模式所需的相位图像数量,而且重要的是,最终图像的分辨率并不会因此受到重大影响。SIM Apotome采集可以在每帧3个相位图像的情况下进行,由此将成像速度提高66%。提高速度也有利于对大范围样品区域(例如组织切片)进行快速筛选。

将其与Leap模式相结合之后,您可以进一步减少各最后一帧的相位图像数量,以实现光毒性尽可能低的超分辨率成像。

对比Cos-7细胞的宽场和Lattice SIM图像,其中包括肌动蛋白染色(Phalloidin Alexa Fluor 568,品红)、微管染色(β-微管蛋白抗体Alexa Fluor 488,黄色)和桩蛋白染色(桩蛋白抗体Alexa Fluor 647,青色)。物镜:25× /0.8 Imm Corr。

Lattice SIM

您的3D超分辨率技术

蔡司Lattice SIM 3还包括经过优化的Lattice SIM成像模式,后者可与专门的25x多重沉浸物镜配合使用。使用晶格点阵模式而非网格线来照射样品区域。晶格模式提供更高的衬度,以确保更深的样品穿透能力,并与SIM²相结合,成功实现高达140 nm超分辨率的稳健图像重构。

进一步提高SIM成像速度

使用加速模式即可进一步提高2D和3D成像的时间分辨率和工作效率。

(表达高尔基体衍生囊泡(tdTomato,品红色)和Rab5a(mEmerald,绿色)的U2OS细胞。物镜:40× / 1.4 Oil)

2D Burst模式:获取完整的时间信息

Burst模式处理使用滚动窗口法,让您能以高达255 fps的速度观察活体样品的过程。Burst模式是一种在采集后执行的步骤,因此您可以灵活地将其用于已获取的数据集。您可以决定数据分析需要多高的时间分辨率。

(表达EB3-tdTomato的U2OS细胞,通过简化相位记录。物镜:40× / 1.4 Oil)

3D Leap模式:数字切片达到新的水平

对于要求苛刻的3D快速成像,Leap模式采集使您不仅能够缩短成像所需时间,而且可以减少样品的曝光量。只需对每三个平面成像一次来即可实现此效果,即体积成像速度了提高三倍,曝光量减少三分之二。

应用实例

请参阅“大显身手的蔡司Lattice SIM 3”

针对细胞核(青色)、CD8细胞(黄色)和利什曼原虫寄生虫(品红色)而染色的皮肤组织切片

针对细胞核(青色)、CD8细胞(黄色)和利什曼原虫寄生虫(品红色)而染色的皮肤组织切片的感兴趣区域。物镜:25× / 0.8多重沉浸。图像提供者:英国约克大学生物学系的Helen Ashwin。

免疫学中的超分辨率成像

放大微小细节

组织切片的免疫荧光通常用于免疫学研究,以调查病原体和免疫细胞之间的分布和相互作用,而所有这一切都旨在开发防治病原性疾病的新疗法。为了获得令人信服的结果,对完整切片进行成像以避免遗漏相关区域至关重要,此外以足够高的分辨率实现成像以识别和量化单个事件也同样十分重要。

在此处所示的应用实例中,研究人员已对皮肤组织切片进行成像,以研究CD8细胞相对于利什曼原虫寄生虫感染位点的分布。放大的区域已经过纯数码式放大,这意味着可以放大预览图的任何区域并量化细胞核、CD8细胞和利什曼原虫寄生虫。

皮肤组织切片的数码式放大。可以显示并量化寄生虫

以上所示图像的数码式放大。可以在切片的每个细胞中被显示并量化寄生虫。图像提供者:英国约克大学生物学系的Helen Ashwin。

通过SIM Apotome和Lattice SIM成像的果蝇突触结构
通过SIM Apotome和Lattice SIM成像的果蝇突触结构

上:针对神经系统和突触(抗HRP,橙色)而染色的果蝇切片的下半部分。物镜:Plan-Neofluar 10× / 0.8 Air。
下:同时也针对突触结合蛋白(抗突触结合蛋白,青色)而染色。物镜:LD LCI Plan-Apochromat 25×Imm-Corr,通过SIM Apotome和Lattice SIM成像以进行比较。图像由英国约克大学的Sean Sweeney教授提供。

上:针对神经系统和突触(抗HRP,橙色)而染色的果蝇切片的下半部分。物镜:Plan-Neofluar 10× / 0.8 Air。
下:同时也针对突触结合蛋白(抗突触结合蛋白,青色)而染色。物镜:LD LCI Plan-Apochromat 25×Imm-Corr,通过SIM Apotome和Lattice SIM成像以进行比较。图像由英国约克大学的Sean Sweeney教授提供。

神经学中的超分辨率成像

了解神经元如何应对损伤、疾病和代谢变化

突触结构,以及特别是释放突触小泡的活性区,在神经元的信号传递和正常功能方面发挥着关键作用。活性区的成像需要超越标准共聚焦显微镜所能达到的分辨率。

Sean Sweeney教授的实验室研究了一种新型突变体,该突变体是神经元活性和代谢反应的调节因子。研究人员使用突触结合蛋白对神经系统和突触一起加以标记,以观察突触的一般结构和突触前小泡的分布。超分辨率显微技术有助于识别并量化突触结构和活性区构成方面存在的差异。

对表达超折叠GFP标记蛋白的活酵母细胞的12小时多孔延时显微成像,彩色深度投影。物镜:Plan-Apochromat 40× / 1.4 Oil。图像由英国约克大学的Chris McDonald提供。

对活酵母的超分辨率成像

以近各向同性分辨率实现低光毒性快速成像

活酵母细胞是荧光显微成像领域中最具挑战性的样品之一。它们对光非常敏感,并且在体型上比大多数使用的细胞系更小。此外,酵母细胞在悬浮液中生长;它们可以在培养皿中自由移动,呈现球形外观,且没有明确的运动方向。应对上述这些挑战要求十分柔和且迅捷的成像与所有空间维度上的高分辨率相结合。

SIM²Apotome不仅是以超分辨率对活酵母细胞成像的理想工具,而且足够迅捷和柔和,可以用来长时间观察细胞。此示例清楚地展示了这一颇具特色的功能。研究人员已使用超折叠GFP标记各种亚细胞区室(表面标记物、内体、液泡、内质网)并持续对它们成像12小时。

针对血管(Alexa Fluor 488)和神经(Alexa-Fluor 647)而标记的A-ha聚合物中的小鼠小肠;防褪色标记。物镜:Plan-Neofluar 10× / 0.3 Air(概览)和LD LCI Plan-Apochromat 25× Imm Corr(细节)。样品由台湾国立清华大学生物技术研究所医学系Shiue-Cheng (Tony) Tang教授提供

实现大体积样品成像

即使在纵深条件下也能获得十分精细的细节

SIM Apotome与简化相位和Leap模式有机结合,使您能够十分迅速且高效地实现大体积样品成像。只需为每个最终重构图像记录一个原始图像,即可轻松处理大体积样品。选择关注区域,切换物镜,然后使用Lattice SIM,以在整个样品的背景下获得横向分辨率精确至140nm的超分辨率图像。

由Tang教授与其团队(Hsiao等人,论文刊发于2023年《Nature Communications》)开发的一种新型清除和嵌入技术,与SIM Apotome采集技术和出色图像重构技术的各种优势相结合,使我们能够在几分钟之内对3 mm × 4 mm大小和约200µm厚的整个小鼠肠道切片实现成像。即使在纵深条件下,也可以通过十分微妙的细节清楚地显示血管和神经网络。

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  • ZEISS Lattice SIM 3

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

    页: 21
    文件大小: 5 MB
  • ZEISS Lattice SIM Family

    Full Access to Super-Resolution Imaging for all Research Areas

    页: 6
    文件大小: 3 MB

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