配备Lattice SIM²的蔡司Elyra 7

超高分辨率活细胞成像系统

超高分辨率显微镜Elyra 7为您提供远超传统显微镜的衍射极限:使用Lattice SIM²,您可以使传统的SIM分辨率翻倍,辨析出超精细的亚细胞器结构,甚至是那些相距不超过60 nm的结构。当使用活体观察所需的最小曝光进行高速成像的时候,也不会影响分辨率。Elyra 7可以兼具超高分辨率和高动态成像——无需特殊的样品制备或复杂的显微技术专业知识。

揭示充满活力的生命亚细胞网络:
  • 分辨小至60 nm的结构。
  • 以高达255 fps的速度观察活细胞动态。
  • 加速三维图像采集。
  • 在宽视场显微镜中获得超清晰的光学切面。
  • 在一个平台上整合多种成像技术。
配备Lattice SIM²的蔡司Elyra 7

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了解如何呈现精细至60纳米的亚细胞器结构,如何以出色的分辨率捕捉高速动态过程,如何获得出色的非焦平面光抑制,以及如何比以往更快地进行超高分辨率采集。

Cos-7细胞的颜色编码投影,该细胞用α-微管蛋白抗体Alexa 488的免疫荧光标记。
Cos-7细胞的颜色编码投影,该细胞用α-微管蛋白抗体Alexa 488的免疫荧光标记。

使用Lattice SIM²获得更出色的分辨率

图像重建算法SIM²可以将SIM技术提升到一个新的水平,让您能够将传统的SIM分辨率翻倍。Lattice SIM²具有出色的非焦平面光抑制能力,即使是高度散射的样品,也能在宽场显微镜下提供清晰的光学切面。针对活体和固定样品,SIM²都可以对采集到的数据进行可靠的数据重构,同时将伪迹最小化。

为您提升实验速度和效率

在实现传统SIM分辨率翻倍的同时,SIM²让您能以高达255 fps的速度对活体和固定样品进行低光毒性成像。SIM²与Burst、Leap模式相结合,可以更胜以往的速度进行超高分辨率采集。使用SIM Apotome模式,甚至可以实现几乎无损的图像采集,这意味着每次重建图像只需要一个原始图像!或者利用Elyra 7 Duolink同时对两个不同的染色结构进行成像,并使用多通道荧光进行超高分辨率成像。

 

Cos-7细胞中内质网(钙网蛋白-tdTomato)的时间序列成像呈现了高度活跃的结构变化。

SMLM:非洲爪蟾A6细胞(肾上皮细胞)。
SMLM:非洲爪蟾A6细胞(肾上皮细胞)。

让研究更加灵活

Elyra 7几乎可以处理所有类型的样品,包括对光毒性敏感的培养细胞、具有较强散射性的线虫,以及厚度不超过100 μm的植物或组织切片。Elyra 7集数种显微技术于一身,包括:LatticeSIM²、SIM² Apotome、宽场DIC、SMLM和TIRF。您可以任意使用这些技术(甚至全部用上)来采集图像,并将同一样品的图像关联起来,从而深化对于样品的认知。您甚至可以利用关联成像流程把Elyra 7与其它各种成像系统相结合,如配备Airyscan的LSM共聚焦显微镜或扫描电子显微镜。

产品背后的科技

Lattice SIM:3D超高分辨率活细胞成像

Lattice SIM使用点阵模式的晶格状栅格(而非传统SIM中的网格线)来照射样品区域。这样,成像速度得到了大幅提高。此外,晶格模式还提供更高的对比度,从而更可靠地重建图像。由于晶格模式照明的采样效率是传统SIM的2倍,因此样品照明所需的激光剂量更少。这种晶格照明使得SIM成为了理想的活细胞成像技术。晶格照明的光子效率得到了大幅提升,这让您能够在提高成像速度的同时,也能获得更高的对比度和更低的光漂白。

 

SIM²:使您的SIM分辨率双倍提升

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重建技术来处理其图像。
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重建技术来处理其图像。上图显示,SIM²与SIM相比,分辨率得到了提高。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4油镜。

SIM²是一种突破性的新型图像重建算法,可提高结构照明显微镜数据的分辨率和光学切面质量。SIM²兼容Elyra 7的所有SIM成像模式,并完全集成在ZEN软件中。

与传统重建算法不同,SIM²是一种双步图像重建算法。第一步,进行衍射级次合并,实现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)。后续的迭代反卷积使用的正是PSF。与使用实验性PSF对基于硬件的显微数据反卷积的优势类似,SIM²算法在分辨率、光学切面和稳定性方面优于传统的单步图像重建法。

对传统染色样品进行多色超高分辨率成像

Lattice SIM²可以让您对传统染色样品进行精细至60 nm分辨率的多色成像。联会复合体由于体积小,以前只能使用复杂的方法(如三倍扩大样品的超高分辨率成像)才能对其进行三色成像。无需对样品进行特殊处理或染色,Lattice SIM²便可以分辨出远低于100 nm距离的SYCP3(侧生组分)和SYCP1-C(横向细丝的C-末端)两条线状。更重要的是,三色图像提供了关于SYCP3蛋白和SYCP1蛋白之间距离的结构信息。即使在SYCP1蛋白中,N-和C-末端两个标记之间不足50nm,也可以被清楚的分离。

三倍标记的小鼠睾丸联会复合体结构
通过使用SeTau647免疫标记SYCP3,使用Alexa 488免疫标记SYCP1-C,使用Alexa 568和Lattice SIM²模式免疫标记SYCP1-N,直观呈现三倍标记的小鼠睾丸联会复合体结构。

我还记得看到首批结果的时候, 因为实在太兴奋了,所以我忍不住大笑起来。我接下来的反应便是向那些能立即受益的关键用户发送邮件。从组织神经生物学家,到细胞和分子免疫学家,再到酵母、细菌的研究人员,所有这些人都已通过SIM²受益匪浅。

约克大学成像和细胞测量实验室主管Peter O‘Toole

SIM Apotome:灵活的光学切面成像技术

SIM Apotome
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, 从而降低图像的对比度和分辨率。Elyra 7提供SIM Apotome模式,利用结构光照明,提供高对比度及高分辨率(包括横向和轴向)的快速光学切面图像。

SIM² Apotome
SIM Apotome采集模式与SIM²重建算法相结合,让您可以对高对比度、高分辨率的快速活细胞成像进行进一步低光毒性调整。在以不同放大倍数获取大面积或大体积样品图像的同时,也可以使用更快的光学切面速度来提高工作效率。

SIM² Apotome:对比Cos-7细胞的宽场和SIM² Apotome单平面图像,其中微管染色(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。

拓展您的应用

单分子定位显微技术

分子级别分辨率的3D成像

在单分子荧光定位显微技术 (SMLM) 中,可随机激活荧光分子,仅让众多分子中的一个处于激活状态。这使得您能够获得高于点扩散函数(PSF)衍射极限的定位精度。一旦被记录,分子将会变为暗态,然后重复激活与关闭的过程,直至所有分子被捕获。在一幅新图像中将绘制出定位信息,供您创建超高分辨率图像。您可以使用Elyra 7的SMLM技术(如PALMdSTORMPAINT),实现20 – 30 nm的横向分辨率。ZEN软件将对您的数据进行无缝图像重建。

此外,Elyra 7还提供基于PRILM技术的3D SMLM模式。为了编码Z轴,PSF得到了重塑,于是在只采集一个平面的同时,您可以获得1.4 µm深度的体积信息(轴向分辨率为50 – 80 nm)。因此,您可以获得具有一致分子级别分辨率的完整细胞3D数据。

BSC1(肾上皮细胞)线粒体膜的3D PAINT成像。
BSC1(肾上皮细胞)线粒体膜的3D PAINT成像。

Elyra 7 Duolink

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。为您的Elyra 7配备Duolink适配器,以操作两台sCMOS相机,并充分利用宽场技术的所有优势:

  • 在整个观察视野内进行真正的双色同步成像——在图像中几乎没有任何延迟(例如在使用扫描技术时,或在不同通道进行持续数据采集期间,可能会发生的延迟)。
  • 选择低曝光时间,以获得整个活细胞的超高分辨率实时快照。
  • 相同时间内可获得双倍信息,以提高固定细胞实验的工作效率。
  • 使用双相机采集任何可能的颜色组合,而集成的多通荧光滤片组会将可能的串色风险极大降低。
  • 无需切换滤光片即可获得4色图像,让您的多色实验更加快捷。
  • 在两台sCMOS相机上进行多色SMLM实验
Elyra 7 Duolink sCMOS相机适配器可用于双色同步采集
Elyra 7 Duolink sCMOS相机适配器可用于双色同步采集,它使用集成的多带通发射滤光片,可实现高效图像采集。
 

Cos-7细胞表达了内质网标记物钙网蛋白-tdTomato(品红)和线粒体标记物Tomm20-mEmerald(绿色),同时进行了双色成像。视频展示了ER和线粒体的高动态相互作用。

Burst模式

以高达255 fps的速度进行超高分辨率成像

只有当同时实现超高分辨率和高动态成像时,才能捕捉到细胞内小囊泡的扩散运动(特别是弹道运动)。通过对2D时间序列数据进行Burst处理,Elyra 7能够在大观察视野中以255 Hz的频率生成超高分辨率图像,甚至可以在Lattice SIM和SIM Apotome采集模式中同步采集双色图像。

 

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(洋红)。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)。

Leap模式

三维成像的数字切面,速度提高三倍

Elyra 7 Leap模式将体积成像速度加快了三倍,同时降低了样品上的光漂白。Lattice SIM采集模式仍然可以采集所有细微细节,同时以38体积/分钟的速度对U2OS细胞(表达钙网蛋白-tdTomato)的整个体积(18张平面图像)进行成像。SIM Apotome采集模式可以将体积成像速度提高三倍。

 

U2OS细胞表达钙网蛋白-tdTomato,用于对内质网进行成像。时间序列显示体积数据集的最大强度投影。

应用

蔡司Elyra 7应用案例

研究细胞骨架的组分

由于细胞骨架组分的细微结构(例如肌动蛋白网络或微管细丝),通常使用超高分辨率技术进行远低于100 nm的成像。与传统的SIM技术相比,Lattice SIM²可以让您从样品中获得更多的结构信息。它不仅能达到精细至60 nm的分辨率,还能明显提高图像的光学切面质量。

用phalloidin Alexa 488标记的Cos-7细胞Lattice SIM²图像
用phalloidin Alexa 488标记Cos-7细胞,其Lattice SIM²图像可通过Plan-Apochromat 100×/1.57油镜获得。Z轴序列最大强度投影。
用α-微管蛋白抗体Alexa 488的免疫荧光标记Cos-7细胞,其Lattice SIM²图像显示为颜色编码投影。
用α-微管蛋白抗体Alexa 488的免疫荧光标记Cos-7细胞,其Lattice SIM²图像显示为颜色编码投影。图像显示了SIM²图像重建算法的出色光学切面性能。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4油镜。

了解生物过程

由于其独特的晶格结构照明,Elyra 7兼具了高速成像、高光效率、低光漂白以及高灵敏度。您可以2D和3D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。无论是对线粒体运动、融合、分裂的动态还是对内质网出芽感兴趣,Elyra 7 Lattice SIM²都能以超高分辨率兼容活细胞成像。

 

U2OS细胞表达Tomm20-mEmerald。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4油镜。

 

Cos-7细胞中内质网(钙网蛋白-tdTomato,品红)和微管(EMTB-3xGFP,绿色)的同步成像呈现了这些细胞器的高度动态相互作用。物镜:Plan-Apochromat 63× / 1.4油镜。

以高速得到出色的光学切面

SIM² Apotome可让您灵活地进行活细胞成像,其主要适用于无需超高空间分辨率,而是需要出色光学切面质量的实验。SIM² Apotome在横向和轴向分辨率以及体积采集速度方面比传统共聚焦显微镜更优秀,同时它还可以为您的样品提供低光毒性成像。高NA(1.4)40×放大倍率的图像几乎达到了传统SIM显微镜的分辨率和光学切面性能,与此同时,采集速度还得到了成倍提升。

 

SIM² Apotome 时间序列数据,LLC PK1细胞表达了H2B-mCherry(品红)和α-微管蛋白mEmerald-GFP(绿色)。数据显示为总深度为3.7 µm的12张平面图像的最大强度投影。物镜:LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr。

 

SIM² Apotome 时间序列数据,Cos-7细胞表达了内质网标记物钙网蛋白-tdTomato。数据显示为总深度为1.4 µm的12张平面图像的最大强度投影。物镜:Plan-Apochromat 40× / 1.4油镜。

对超大区域进行快速拼图扫描

SIM Apotome采集模式的高速性能能够对超大区域进行快速拼图成像,同时提供出色的光学切面质量。例如可在不到2分钟内,使用奈奎斯特采样在所有三个方向上对一个11.1 mm² × 11 µm大小的桑葚切片进行双色成像。对叶片横截面的成像也可以达到类似速度。

 

桑葚切片的SIM² Apotome体积拼图成像,使用EC Plan-Neofluar 10× / 0.3 air物镜进行成像。数据显示为总深度为11 µm的最大强度投影。样品:桑葚来自TS-Optics Set Dauerpräparate Botanik 25St.。

 

叶片横截面的SIM² Apotome体积拼图成像,使用EC Plan-Neofluar 10×/0.3物镜进行成像。图像显示Z轴序列的最大强度投影。样品:叶片来自TS-Optics Set Dauerpräparate Botanik 25St.。

定义对速度和分辨率的具体需求

对更高成像速度和更少光漂白的追求几乎无止境。可靠的Elyra 7结构光照明模式加上图像重建软件,可以显著减少Lattice SIM和SIM Apotome采集模式所需的相位图像数量。Lattice SIM可以每帧9个相位图像来进行采集,而对于SIM Apotome,每帧3个相位图像就足够了,成像速度分别提高了44%和66%。

 

Cos-7细胞表达EMTB-3xGFP(绿色)和EB3-tdTomato(品红),显示了微管的动态运动。在Lattice SIM 9相位模式下成像。

 

Cos-7细胞的肌动蛋白动态表达LifeAct-tdTomato,使用SIM Apotome 3D Leap模式对其进行长时间成像。

解析隐藏在深处的细节

尽管是基于结构光照明的显微镜,Elyra 7 Lattice SIM²和SIM² Apotome也能为您提供超高分辨率以及厚样品或散射样品的高质量光学切面。可靠的结构光照明模式与出色的图像重建技术相结合,让我们能够对整个小鼠大脑切片进行成像,其厚度约为80 μm,表达了神经元标记物Thy1-eGFP。

小鼠大脑表达神经元标记物Thy1-eGFP,在Lattice SIM模式中进行了成像,Z轴序列范围为75 µm。
小鼠大脑表达神经元标记物Thy1-eGFP,在Lattice SIM模式中进行了成像,Z轴序列范围为75 µm。
斑马鱼胚胎表达血管标记物fli1-EGFP,在SIM Apotome模式中进行了成像,Z轴序列范围为100 µm。
斑马鱼胚胎表达血管标记物fli1-EGFP,在SIM Apotome模式中进行了成像,Z轴序列范围为100 µm。

探索生命的多样性

您可以使用Elyra 7 Lattice SIM²、SIM² Apotome或SMLM模式研究活体或固定、小型或大型、薄或厚的样品。无论您是研究细胞或酵母中的囊泡动态,还是想揭开植物、线虫、斑马鱼、黑腹果蝇或细菌的结构秘密,您都可以使用Elyra 7对您心仪的模式生物以及许多其它样品进行超高分辨率成像。

 

线虫幼虫的Lattice SIM² 3D图像。图像显示最大强度投影。样品由瑞士巴塞尔大学Mango实验室提供。

 

Lattice SIM² 时间序列图像,活酵母表达了GFP耦合的的膜标记物以及mCherry耦合的高尔基体相关蛋白。样品由英国约克大学生物系&生物科技机构的C. MacDonald、G. Calder & P. O’Toole提供。

 

对活体拟南芥样品的叶片进行SIM² Apotome三维成像,显示了上三层细胞层中的微管(微管蛋白-GFP)。样品和数据由英国约克大学Department of Biology & Bioscience Technology Facility的C. MacDonald、G. Calder以及P. O’Toole提供。

 

SIM² Apotome:表达血管标记物fli1-EGFP的斑马鱼胚胎3D成像。Z轴序列数据集拼图的最大强度投影。样品由德国慕尼黑大学MCN的Haass实验室提供。

跨越不同尺度的旅程

生物样品常常在不同的长度尺度上包含完全不同的信息类型。若能在同一个样品中收集从低分辨率到高分辨率的数据,则不仅让您的工作效率更高,而且还可以将结果相互关联并将它们置于更大的图景中,从而为您提供完整的图像。

小鼠大脑的SIM² Apotome和Lattice SIM²图像,表达神经元标记物Thy1-eGFP。图像显示体积数据的颜色编码投影或最大强度投影。
小鼠大脑的SIM² Apotome和Lattice SIM²图像,表达神经元标记物Thy1-eGFP。图像显示体积数据的颜色编码投影或最大强度投影。
小鼠大脑的SIM² Apotome和Lattice SIM²图像,表达神经元标记物Thy1-eGFP。图像显示体积数据的颜色编码投影或最大强度投影。

小鼠大脑的SIM² Apotome和Lattice SIM²图像,表达神经元标记物Thy1-eGFP。图像显示体积数据的颜色编码投影或最大强度投影。

单分子定位显微技术(SMLM)

SMLM包括PALM、dSTORM和PAINT等技术。借助可见光范围内的高功率激光器和双相机检测,Elyra 7使得研究人员能够将各种染料、标记物和荧光蛋白进行自由组合。

解析分子结构

SMLM让您能够获得单个蛋白质分子的精确位置。
 

SMLM:A6细胞中核孔复合物的八重对称性结构。
SMLM:A6细胞中核孔复合物的八重对称性结构。

确定分子之间的关系

以分子级别的分辨率进行双通道检测。
 

SMLM:α-微管蛋白采用Alexa 555标记,β-微管蛋白采用Alexa 488标记。
SMLM:α-微管蛋白采用Alexa 555标记,β-微管蛋白采用Alexa 488标记。

捕获三维信息

游刃有余地理解z轴方向的分子关系。

SMLM:借助Elyra 7,您可以在单次采集中获得1.4 μm z轴方向的图像。
SMLM:借助Elyra 7,您可以在单次采集中获得1.4 μm z轴方向的图像。

下载

配备Lattice SIM²的蔡司Elyra 7

超高分辨率活细胞成像系统

页: 33
文件大小: 12054 kB

Technology Note

Super-Resolution Imaging by Dual Iterative Structured Illumination Microscopy

页: 19
文件大小: 6578 kB

Introducing Lattice SIM for ZEISS Elyra 7

Structured Illumination Microscopy with a 3D Lattice for Live Cell Imaging

页: 8
文件大小: 1249 kB

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