搭载Airyscan 2技术的蔡司LSM 980

实现快速、低光毒性、Multiplex成像的新一代高效共聚焦成像系统

要想尽可能不受干扰地观测生命活动,您的三维细胞培养、细胞球、类器官、乃至整个生物体等生物模型需具备低密度标记,还需要结合光学切片、低光毒性以及高速三维成像技术。另外,为获得统计学意义上的有效数据,您需要重复实验:因此在不远的未来,您会需要更高的实验通量。

采用Airyscan 2技术的LSM 980是理想的共聚焦4D成像平台,经过优化,能够以更高的光效率检测高达900nm发射光的弱信号标记,并可实现多通道同时检测。具有Multiplex‍模式的Airyscan 2‍技术,可为您的实验提供更多成像选择。您可优化设置,从而在较以往更短的采集时间内轻松实现超高分辨率更大观察视野成像。大量的软件助手可优化工作流程,支持高效图像采集以及数据管理。

搭载Airyscan 2技术的蔡司LSM 980

产品优势

为您的研究提供高水平成像

  • 使用从380 nm到900 nm的多色荧光标记。
  • 具有多达36个同步通道的光谱灵活性。
  • 采用Airyscan 2 Multiplex,可在更短的时间内获取更多信息。
  • AI样品识别系统(AI Sample Finder)能快速找到感兴趣区域。
  • 智能设置(Smart Setup)可优化成像和检测器设置。
  • NLO、NIR、Cryo和SIM²成像将扩展您的研究。

快速获取更优数据

蔡司Airyscan 2‍的Multiplex‍模式可以在较短时间内获取更多信息。智能化照明和检测方案能够突破衍射极限,以高帧频实现高难度三维样本成像,而且光毒性低,适合敏感样品。如今,通过结合逐点扫描共聚焦的灵活性以及Airyscan‍高灵敏面阵列检测器的速度和低光毒性,您就能以十倍的成像速度获得超高分辨率图像,为您的科学问题找到答案。

图像:海拉细胞,DNA‍染色(蓝色,Hoechst 44432)、微管染色(黄色,荧光标记微管蛋白抗体Alexa 488)以及纤维状肌动蛋白染色(品红,鬼笔环肽-Abberior STAR Red)。采用蔡司Airyscan 2‍技术的Multiplex‍模式,可实现高效、超高分辨率的大视野成像。样品由德国哥廷根马克斯・普朗克生物物理化学研究所A. Politi、J. Jakobi‍以及‍P. Lenart‍提供。

海拉细胞,DNA‍染色(蓝色,Hoechst 44432)、微管染色(黄色,荧光标记微管蛋白抗体Alexa 488)以及纤维状肌动蛋白染色(品红,鬼笔环肽-Abberior STAR Red)
海拉细胞
Cos-7细胞、DAPI(蓝色)和微管蛋白抗体Alexa 700(红色)。Alexa 700使用近红外光探测器成像。
Cos-7细胞

图像灵敏度更强

LSM 980可完成高难度的样本成像,实现“鱼和熊掌”兼得。LSM 9‍系列采用高效光路,多达36个通道可同步采样,具有包括近红外 (NIR) 范围的全光谱灵活性。另外,如果搭配Airyscan 2,则这一革命性的面阵列检测器可以在较短时间内从您的样本中获取更多信息。这使您能够以‍4 – 8‍倍的高信噪比(SNR)对微弱信号进行成像。您不必为了获得超高分辨率而缩小针孔,从而使三维成像的光效率更高。

图像:Cos-7细胞、DAPI(蓝色)和微管蛋白抗体Alexa 700(红色)。Alexa 700使用近红外光探测器成像。样品由瑞士苏黎世大学ZMB的Urs Ziegler和Jana Doehner提供。

提高工作流程的效率

复杂的活细胞共聚焦成像实验从未如此容易。ZEN软件可根据您的命令提供大量帮助,以在超短时间内实现可重复的结果。

AI样品识别系统(AI Sample Finder)可帮助您快速找到感兴趣区域,使您有更充足的时间来进行实验。智能设置(Smart Setup)可根据您的荧光标记优化成像设置。同步数据处理(Direct Processing)功能允许同时进行图像采集和数据处理。无论是在成像期间,还是在后期分享整个实验的过程中,ZEN Connect‍都可让您随时掌控全局。

ZEN BioApps:从精美的图像到宝贵的数据——高效分析您的图像。
ZEN BioApps:从精美的图像到宝贵的数据——高效分析您的图像。

Airyscan技术原理

airyscan的技术原理

传统的共聚焦激光扫描显微镜采用点照明技术按顺序对样品进行扫描。显微镜的光学元件将每个点转换为艾里斑(Airy pattern)。针孔阻止非焦平面信号到达检测器。缩小针孔可以提供更高的图像分辨率,但代价是检测到的光子数量将有所减少,并且这些光子无法通过去卷积等方法获得补偿。

Airyscan 2是一款面阵列检测器,带有32个同心排列的检测元件, 从而帮助您一次性采集大部分艾里斑。共聚焦针孔会保持开放状态,不会阻挡任何信号进入,因此可以收集到更多光子, 从而在成像时产生更高的光效率。Airyscan 2‍提供了低光毒性超高分辨率成像和高灵敏度。

Airyscan 2全新Multiplex模式的工作原理

蔡司搭载Airyscan 2‍的LSM 9系列为您提供更多选择,以满足您实验所需的成像速度和图像分辨率。您可以将共聚焦面阵列检测器与智能照明和不同的图像采集形式相结合,从而从不同的成像模式中进行选择。全新Multiplex模式利用激发光斑的形状和面阵列检测器单元的位置提取更多的空间信息,即使在读取并行像素过程中也是如此。这样可以在激光扫过观察视野时提取更多信息,从而提高可达到的图像采集速度。

实际上,在针孔平面中捕获的大量空间信息可以优于图像采样的图像分辨率来重建最终图像。在‍Multiplex‍模式下,Airyscan 2‍可在单次扫描中同时采集四个具有高SNR‍的超高分辨率图像扫描线。运用‍Airyscan 2‍技术的‍LSM 980‍能够扩大激光点,实现八行并行成像。利用此速度优势可以实现单层光切的快速时间序列、大区域的快速拼图,或者大体积物体的快速时间序列成像。

观看Multiplex模式动画演示

LSM 980 Airyscan SR Multiplex SR-4Y Multiplex SR-8Y Multiplex CO-8Y
并行扫描(行)

1

4

8

8

分辨率

120/120

140/140

120/160

共聚焦或更佳

最大视场下的最高扫描速度

0.2 (变倍1.7)

1.0 (变倍1)

2.0 (变倍1)

9.6 (变倍1)

抗体标记,细微结构

+++++

++++

+++

++

抗体标记,拼图

++

++++

++++

+++

活细胞成像

++

+++

++++

+++++

近红外 (NIR) 成像

扩展光谱范围

将光谱范围扩展到近红外(NIR)可让您同时使用更多的标记。在您的多色实验中,使用更多染料能观察到更多的结构,Quasar和近红外探测器为多色荧光实验提供有效支持。近红外荧光标记具有更长的波长,因此对活体样品具有更低的光毒性。这将确保您在降低光影响的前提下,实现对活样品的长时间观察。另外,组织样品对更长波长范围的光线散射率更低,从而增加了穿透深度。

为实现近红外标记的所有优势,双通道近红外探测器采用了两种不同的探测器技术(深红GaAsP和GaAs),即使在900 nm波长下也有优秀的灵敏度。

蔡司LSM 980探测器(包括近红外波段)的典型光谱量子效率(QE)。
蔡司LSM 980探测器(包括近红外波段)的典型光谱量子效率(QE)。
Cos-7细胞、DAPI(品红色)、微管蛋白抗体Alexa 568(蓝色)、肌动蛋白鬼笔环肽-OG488(黄色)和Tom20-Alexa 750(红色)。

Cos-7细胞、DAPI(品红色)、微管蛋白抗体Alexa 568(蓝色)、肌动蛋白鬼笔环肽-OG488(黄色)和Tom20-Alexa 750(红色)。Lambda模式下在可见光到近红外光谱范围内成像。线性拆分技术分离各个信号。z轴序列图像最大强度投影。
样品由瑞士苏黎世大学ZMB的Urs Ziegler和Jana Doehner提供。

Cos-7细胞微管(微管蛋白抗体AF700)。蔡司LSM 980 MA-PMT与蔡司近红外GaAsP探测器对比;在相同激光功率下用639 nm激光激发。MA-PMT的发射范围被设置为660 – 757 nm,近红外探测器的发射范围被设置为660 – 900 nm,
样品由瑞士苏黎世大学ZMB的Urs Ziegler和Jana Doehner提供。

使用LSM 980 NLO的多光子显微技术

多光子显微技术(双光子显微技术、非线性光学(NLO)显微技术)是对活体或固定样品进行非损坏性和深层组织成像的好方法,尤其适用于神经科学领域。多光子显微技术充分利用了较长波长(600 - 1300 nm)较少被组织吸收、散射较少等特点,而且能穿透样本深处并形成焦点。而在蔡司成像系统中,激发荧光染料所需的能量不是由一个光子,而是由两个各带一半能量的光子提供。两个光子同时到达荧光分子的概率只有在焦点处才会足够高。因此,可有效检测到来自于焦平面的发射光,无需针孔即刻产生光学切片。

双光子显微技术的能量图
双光子显微技术的能量图
兼具共聚焦和多光子性能

兼具共聚焦和多光子性能的LSM确保您以适合您实验的方式使用两种技术:

  • 将深层组织穿透能力与增强的灵敏度、分辨率及速度结合起来。
  • 减少曝光时间,实现所有发射光信号的清晰分离。
  • 使用接近信号的高灵敏度GaAsP NDD探测器高效收集光信号。
  • 非染色结构借助多光子激发,并通过二次谐波或三次谐波(SHG、THG)成像。
     
斑马鱼脑血管
斑马鱼脑血管的冠状方向成像。使用1000 nm双光子激光激发。使用GaAsP BiG.2外置检测器采集发射光。293 µm z轴序列图像颜色编码。样品由德国耶拿莱布尼茨老龄化问题研究所——Fritz-Lipmann-Institut e.V.(FLI)的鱼类部门提供。
带神经元细胞质GFP标记的小鼠大脑切片
带神经元细胞质GFP标记的小鼠大脑切片。使用双光子激光,在1000 nm下通过GaAsP BiG.2 NDD采集100 µm体积。数据集用颜色为深度编码,而ZEN blue获得正交投影。样品由德国慕尼黑大学的J. Herms教授提供。

用途

蔡司LSM 980应用案例

海星卵母细胞的减数分裂
深度编码展示了52 µm的z轴成像。该片展示了正在进行减数分裂的海星卵母细胞体内经Histone‍1-Alexa ‍568‍标记的染色体运输情况。采用‍Airyscan ‍CO-8Y‍模式每2.4‍秒获得67 ‍µm‍的z‍轴序列图像。运输染色体的同时,核仁(大的球状结构)正在分解。

海星卵母细胞的减数分裂
渲染是沿着z轴(最大强度)和时间(颜色编码投影)的过程投影;以显示细胞核内染色体的运动情况。© 样品由德国哥廷根马克斯・普朗克生物物理化学研究所P.‍ Lenart‍提供。

卵母细胞储存了胚胎早期发育所需的所有营养,它是一种拥有大细胞核的超大细胞。卵母细胞受精之前需要进行分裂。如何使这种超大细胞进行细胞分裂是P. ‍Lenart‍的实验室的研究课题。
他们的研究已经证明,需要肌动蛋白网络收集散布在卵母细胞核中的染色体,这一点颇为出乎意料。然后染色体被移交给微导管,微导管收集染色体并将其对齐排列在纺锤体上。肌动蛋白驱动和微导管驱动的运输阶段具有迥异的速度,并表现出其它不同的特征,可以通过跟踪染色体的运动区分这些不同的特征。

这种成像充满挑战性,因为染色体散布在直径为80 μM的球形核中,运输染色体大约要15‍分钟时间。早在2005‍年,我们就可以每45秒获得一次序列图像,这足以区分是肌动蛋白驱动还是微导管驱动阶段。我们希望利用这里显示的新的高分辨率轨迹了解运输机制的详细情况。

Peter Lenart

老鼠大脑脑室系统室管膜组织块

该‍ZEN Connect‍项目记录了利用老鼠大脑脑室系统室管膜外植体进行的实验。实验期间获取的所有数据均了如指掌。相机和LSM‍拍摄的概览图像可以精确记录样品中纤毛摆动的位置。将沿着室管膜壁流动的纤毛的流向图列为参考。

老鼠大脑的室管膜组织块上荧光标记的运动纤毛的概览

在Airyscan 2的Multiplex CO-8Y模式下拼图,快速获取老鼠大脑的室管膜组织块上荧光标记的运动纤毛的概览,从而发现感兴趣区域。颜色深度代码显示的Z‍轴序列图像。记录下运动纤毛的确切位置。

对大室管膜经荧光标记的活动纤毛以143 ‍fps‍进行活细胞成像。利用兼具图像质量和速度的Airyscan ‍CO-8Y‍模式获取,以详细分析纤毛摆动方向和频率。© 样品由德国哥廷根马克斯・普朗克生物物理化学研究所G. Eichele‍提供。


© 样品由德国康斯坦茨大学Galizia‍实验室的M.‍ Paoli‍提供。

蟑螂的脑、胸、腹神经节通过形成腹神经索的上下行中间神经元的两侧连接束连接在一起。在制备过程中,左右连接束单独在后部标记(Alexa‍ 488:绿色,Alexa‍ 647:洋红)至咽下神经节,观察其在不同嗜神经白血球内以及在整个大脑同侧和对侧部分(使用青色DAPI‍标记的DNA)的神经分布延伸情况。使用了大视野拼图技术进行成像,以捕捉到完整体积(3×2.3×0.26 mm)。arivis Vision 4D最适合于渲染和分析大型数据集,因此,利用其制作了完整数据集的3D动画。通过配置arivis‍ Vision 4D‍中的4D‍查看器,可用来独立查看单个通道,以突出具体特性。

这些设置与单个通道的剪裁平面或不同的透明度可以一同存储在关键帧中,软件会在自动关键帧之间进行插值,以实现无缝动画。在生成高分辨率视频之前,可对这些动画进行预览和编辑。


斑马鱼是研究血管系统发育的成熟模型。多光子成像是深度采集斑马鱼脑中复杂血管图像信息的好方法。此外,通过产生二次谐波(SHG)可以采集周围组织的结构信息而无需额外标记。


矢状方向的斑马鱼脑和眼的血管(绿色)和二次谐波图像(灰色)。使用双光子激光器在1000 nm下采集267 μm深度的成像,同时利用GaAsP BIG.2检测器检测发射光。SHG能够对组织结构进行可视化,例如视网膜细胞和眼肌。样品由德国耶拿莱布尼茨老龄化问题研究所——Fritz-Lipmann-Institut e.V.(FLI)的鱼类部门提供。


近红外:扩展标记数量
为捕捉复杂的生物学领域图像,能够扩展标记数量将是一个巨大优势。LSM 980可对多个荧光标记进行成像,覆盖广泛的发射光范围,最高达900 nm。这些Cos-7细胞使用4种不同的荧光分子标记,两种荧光分子Alexa 700和Alexa 750在近红外(NIR)光谱范围达到发射峰值。使用高灵活性LSM 980 Quasar和近红外探测器,所有标记都以出色的灵敏度进行成像。

Cos-7细胞TOM20抗体AF750(红色)、微管蛋白抗体AF568(蓝绿色)、肌动蛋白鬼笔环肽-OG488(品红色)、DAPI(黄色)。使用LSM 980(包括蔡司近红外检测器)在通道模式下成像。荧光信号由线性光谱拆分,有助光谱重叠染料Alexa 700与Alexa 750的清晰分离。

Cos-7细胞TOM20抗体AF750(红色)、微管蛋白抗体AF568(蓝绿色)、肌动蛋白鬼笔环肽-OG488(品红色)、DAPI(黄色)。
样品由瑞士苏黎世大学ZMB的Urs Ziegler和Jana Doehner提供。
Cos-7细胞TOM20抗体AF750(红色)、微管蛋白抗体AF568(蓝绿色)、肌动蛋白鬼笔环肽-OG488(品红色)、DAPI(黄色)。

轻松导航和关联
随着显微镜领域逐渐向更大样品过渡,保留位置信息并记录捕捉区域变得更为重要。AI样品识别系统自动执行样品载具分类、样品区域识别、聚焦,并使用T-PMT探测器和相机创建快速概览图像。您可使用概览图像自动进行样品导航,并可方便地移动到目标结构。确保您只专注于包含研究信息的成像区域。ZEN Connect将所有与样品相关的数据关联起来。

在本例中,老鼠肠道组织使用三种发射光谱为500 – 850 nm的荧光分子标记。AI样品识别系统自动识别样品载具,并使用T-PMT创建概览图像捕捉Alexa 488标记。概览图像用于样品导航和感兴趣区域识别。蔡司LSM 980 Quasar和近红外探测器用于以出色的灵敏度获取可见和不可见光染料标记的图像。

小鼠肠组织切片
小鼠肠道组织切片P物质染色(蓝绿色,Alexa 488)标记肠道神经系统的突触前接触点,HuC/D(黄色,Alexa 568)标记肠道神经元,神经元型一氧化氮合酶(nNOS,红色,Alexa 750)标记肠道神经元亚群。样品由比利时勒芬大学LENS & CIC的Pieter Vanden Berghe提供。

多光子显微镜可以与3D拼图技术相结合,用来对大体积样品进行成像,例如该例的小鼠小脑。Airyscan 2的超高分辨率模式成像可用于采集特定目标区域的超高分辨率图像,并可与双光子成像无缝结合。ZEN Connect可以将所有不同实验的信息汇集起来,使您能够在更大的结构上表征高分辨率成像,保持整体图像信息,简化文档的归类整理。

用抗钙结合蛋白(Alexa-568)和抗胶质纤维酸性蛋白(Alexa-488)进行标记的小鼠小脑。
用抗钙结合蛋白(Alexa-568)和抗胶质纤维酸性蛋白(Alexa-488)进行标记的小鼠小脑。

用抗钙结合蛋白(Alexa-568)和抗胶质纤维酸性蛋白(Alexa-488)进行标记的小鼠小脑。两个荧光染料均使用双光子激光器在780 nm下激发荧光,并使用BIG.2检测器同步采集发射光。3D拼图用于拍摄整个结构,并在ZEN Blue中获得正交投影。使用Airyscan 2检测器对特定的目标区域进行成像,以获取浦肯野细胞的高分辨率图像。处理Airyscan 2数据集,并使用ZEN Blue获得正交投影。使用ZEN Connect将各个超高分辨率图像与小脑匹配。样品由葡萄牙科英布拉大学的L. Cortes提供。

资料下载

运用Airyscan 2技术的蔡司LSM 980

您的快速、低光毒性、多元成像方式的新一代高效型共聚焦成像系统

页: 43
文件大小: 17958 kB

The Basic Principle of Airyscanning

页: 22
文件大小: 1472 kB

ZEISS LSM 9 Family with Airyscan 2

Multiplex Mode for Fast and Gentle ConfocalSuperresolution in Large Volumes

页: 11
文件大小: 3114 kB

Beam Path of ZEISS LSM 980

Poster

页: 1
文件大小: 2074 kB

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