蔡司Lattice SIM 5
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蔡司Lattice SIM 5

在所有空间维度上实现一致超分辨率的实时成像系统

蔡司Lattice SIM 5已经过优化,可拍摄亚细胞结构及其动态。依托采用Lattice SIM技术和SIM²图像重构算法,无论是在活体细胞中还是固定细胞中,蔡司Lattice SIM 5都能为您提供高达60 nm的优异超分辨率功能。不仅如此,您还可以选择SIM Apotome成像模式和低放大倍率物镜,以在放大到超分辨率细节之前获得样品的快速预览图。

  • 拍摄动态过程和十分细微的亚细胞结构
  • 根据活体样品的需求进行优化
  • 获得更可靠的实验结果

拍摄动态过程和十分细微的亚细胞结构

凭借自身配备的蔡司Lattice SIM照明模式和SIM²图像重构算法,蔡司Latrice SIM 5将结构光照明显微技术(SIM)提升到一个新的高度。即便使用较低的曝光量来保护活体样品,您也始终会获得符合期望的结果。将传统的SIM分辨率提高一倍,并辨析出相距不超过60 nm的超精细亚细胞结构。高光效Lattice SIM技术为活体和固定样品提供超低光毒性成像,使您不仅获得比经典SIM高出一倍的空间分辨率,同时也获得高达255 fps的优异时间分辨率。

图片说明:U2OS细胞中的肌动蛋白动态表达LifeAct-GFP,通过Lattice SIM 3D Leap模式和简化相位成像。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil

根据活体样品的需求进行优化

凭借蔡司Lattice SIM 5的灵活性,您可以通过优先考虑分辨率还是速度或在两者之间找到正确的平衡来权衡您的实验需求。使用光子预算将横向分辨率提高至远远小于100 nm,或减少所需的原始图像数量,从而提高采集速度和柔和度。蔡司Lattice SIM 5具备众多减少原始图像的选项,这些选项使您可以选择符合所需空间和时间分辨率的适宜采集设置。

图片说明:Cos-7细胞中内质网的时间序列成像揭示了高度活跃的结构变化。样品由日本理化学研究所宫胁实验室提供。

对Cos-7细胞进行微管(抗微管蛋白Alexa Fluor 488,青色)和肌动蛋白(Phalloidin Alexa Fluor 561,橙色)染色

获得更可靠的实验结果

对Cos-7细胞进行微管(抗微管蛋白Alexa Fluor 488,青色)和肌动蛋白(Phalloidin Alexa Fluor 561,橙色)染色

对Cos-7细胞进行微管(抗微管蛋白Alexa Fluor 488,青色)和肌动蛋白(Phalloidin Alexa Fluor 561,橙色)染色

获得更可靠的实验结果

蔡司Lattice SIM 5 具有出色的非焦平面光抑制能力,即使面对高度散射的样品,也能在宽场显微镜下提供清晰的光学切片。SIM²图像重构使用一种特殊的SIM点扩展函数,以十分小的图像伪影稳健地重构蔡司Lattice SIM 5的所有基于结构光照明的采集数据——适用于活体样品以及固定样品。请您放心,您得出的实验结论均以强大且成熟算法所生成的可复现数据为基础。

图片说明:对Cos-7细胞进行微管(抗微管蛋白Alexa Fluor 488,青色)和肌动蛋白(Phalloidin Alexa Fluor 561,橙色)染色

蔡司Lattice SIM 5背后的技术

宽场Lattice SIM
宽场Lattice SIM
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 488,品红)、微管染色(β-微管蛋白抗体Alexa Fluor 568,黄色)和细胞核染色(Hoechst,蓝色)。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil

Lattice SIM

用于实时成像的3D超分辨率技术

Lattice SIM使用晶格点阵模式而非传统SIM中的网格线来照射样品。由于其固有的二维性,晶格模式只需要平移而不需要旋转。这样,成像速度便得到了大幅提高。此外,晶格模式还提供更高衬度,从而实现更可靠的图像重构。与经典SIM相比,Lattice SIM将采样效率提高了一倍,因此它仅需要一半的曝光量,这也使它成为一项优选的活细胞成像技术。

宽场成像

由于衍射极限的存在,图像分辨率会受到物理限制。此外,图像质量也会受到非焦模糊和背景信号的影响。

经典SIM成像

为了产生更高的频率,使用网格模式照射样品,并在该模式的不同旋转和平移位置对样品成像。处理后的图像在三个维度上的分辨率都达到原来的两倍。

Lattice SIM成像

使用晶格点阵模式而非网格线来照射样品。与经典SIM相比,其采样效率提高了两倍。晶格模式不仅可提供更高的衬度,而且在处理上也更加稳健。

重构的图像

采集完毕后,得到的超分辨率图像将经过计算。借助Lattice SIM,您便可以用更少的漂白来拍摄更长时间的图像,并在更高的帧率下保持图像质量。

Cos-7细胞用α-微管蛋白抗体Alexa fluor 488染色,使用基于广义维纳滤波器的传统SIM算法以及新型SIM²重构技术来处理其图像。图像显示与SIM相比,SIM²的分辨率得到提高。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil。

SIM²图像重构

使您的SIM分辨率翻倍

SIM²是一种突破性图像重构算法,可提高结构光照明显微成像数据的分辨率和光学切片质量。SIM²兼容所有SIM成像模式,并完全集成在蔡司ZEN软件中。

与传统重构算法不同,SIM²是一种两步图像重构算法。第一步,进行衍射级次合并、去噪和频率抑制滤波。所有这些数字图像操作所产生的效果都转化为数字SIM点扩散函数(PSF)。后续迭代去卷积使用的正是此PSF。与使用实验性PSF对基于硬件的显微数据去卷积的优势类似,SIM²算法在分辨率、光学切片和稳定性方面优于传统的单步图像重构法。

宽场SIM Apotome
宽场SIM Apotome
U2OS细胞的宽场和SIM² Apotome单张平面图像对比,其中包括肌动蛋白染色(Phalloidin Alexa Fluor 647,红色)、微管染色(α-微管蛋白抗体Alexa Fluor 488,绿色)和细胞核染色(Hoechst,蓝色)。物镜:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr

SIM Apotome

灵活的光学切片成像技术

选择SIM Apotome采集模式,以在放大至超分辨率细节之前获得快速预览图。SIM Apotome采用结构光照明,在所有维度上以清晰的衬度和高分辨率为您提供更大体积的快速光学切片。

SIM Apotome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。

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。

U2OS细胞表达Rab5-mEmerald(绿色)和tdTomato标记的与高尔基体相关的转运标记物(品红)。双色图像同步采集,曝光时间为1.5ms/相位,观察视野为1024 × 1024像素(64 μm × 64 μm)。物镜:Plan-Apochromat 63× / 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。

U2OS细胞表达钙网蛋白-tdTomato,用于对内质网进行成像。时间序列显示了体积数据集的最大强度投影。物镜:Plan-Apochromat 63× / 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。

同步双色成像

活体样品的研究常常聚焦于不同蛋白质或细胞器的相互作用。对相关结构同步成像是正确理解这些高速动态过程的关键。蔡司Lattice SIM 5可以配备两台并行相机,并在您的整个观察视野内执行真正的同步双色成像。

如果您希望以实惠的价格获得出色的性能,请选择蔡司Axiocam 820 mono相机,它采用背光CMOS传感器,其峰值量子效率为86%。此相机是活体或固定样品微弱荧光信号成像的理想之选。
蔡司Axiocam 820 mono
蔡司Axiocam 820 mono
要获得非凡的性能,请选择滨松ORCA-Fusion BT相机。此相机采用科学CMOS(sCMOS),并搭载了一个峰值量子效率几近95%的背照式传感器。凭借其迅捷采集速度和短至1ms的曝光时间,此相机可为您呈现非同一般的数字成像结果。
滨松ORCA-Fusion BT
滨松ORCA-Fusion BT

应用实例

请参阅“大显身手的蔡司Lattice SIM 5”

  • Cos-7细胞表达TOMM20 mEmerald(青色)和EB3 tdTomato(橙色),显示了线粒体和微管的动态运动。使用Lattice SIM成像。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil
  • U2OS细胞中的肌动蛋白动态表达LifeAct-tdTomato,通过Lattice SIM² 模式和简化相位成像。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil。
  • U2OS细胞中的肌动蛋白动态表达LifeAct-GFP,通过SIM Apotome 3D Leap模式和简化相位成像。物镜:Plan-Apochromat 40× / 1.4 Oil

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Lattice SIM结构光照明模式加上图像重构软件,可以显著减少Lattice SIM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。Lattice SIM采集可以在每帧9个(而非13个)相位图像的情况下进行,由此将成像速度提高44%。速度提高对高动态活细胞的低光毒性成像特别有利,而较慢的采集将导致运动模糊和分辨率降低。

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。

小鼠小肠。通过SIM Apotome和Plan-Neofluar 10× / 0.3 Air记录的预览图。通过Lattice SIM和Plan Apochromat 63× / 1.4 Oil成像的感兴趣区域。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

解析隐藏在深处的细节

在厚样品中展现高质量切片和超分辨率

与经典SIM相比,Lattice SIM光照明模式展现出更高的衬度和更深的样品穿透能力。即使在厚实样品或散射样品中,也能实现超分辨率图像和高质量切片。

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,与强大的Lattice SIM光照明模式和出色的图像重构技术相结合,成功实现对约200µm厚的整个小鼠肠道切片的成像。即使在这个深度,也可以通过十分微妙的细节清楚地显示血管和神经网络。

表达钙网蛋白-tdTomato(内质网,品红)和Tomm20-mEmerald(线粒体,绿色)的Cos-7细胞已经过双色同步成像。视频展示了内质网和线粒体的高速动态相互作用。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4 Oil

观察生命的细微结构

高时空分辨率下的实时成像

蔡司Lattice SIM 5将高速成像与不可思议的光效率、低光子剂量和高灵敏度有机地结合在一起。借助该系统,您能以二维和三维形式观察活体样品中细胞、亚细胞、甚至亚细胞器结构随时间变化的情况。

线粒体是十分活跃的细胞器,它们会不断发生融合和分裂事件,以确保ATP在细胞中适当分布。已知的事实是,为了完成其工作,线粒体会与许多其他亚细胞区室相互作用,其中包括微管(线粒体搭乘它们以到达目的地)或ER(包裹在线粒体周围,以在裂变事件发生前初步约束线粒体直径)。

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  • ZEISS Lattice SIM 5

    Your live imaging system for uniform super-resolution in all spatial dimensions

    页: 23
    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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