Nikon Europe BV und alle Nikon Niederlassungen in Europa beobachten aktuell sehr genau alle Entwicklungen rund um das Corona Virus COVID-19. Selbstverständlich werden alle durch die Regierungsorganisationen erlassenen Richtlinien von uns strikt befolgt.

Erfahren Sie mehr über die von uns getroffenen Maßnahmen.

 

Forschungsdiente

Anwendungen und Technologie

Hier finden Sie eine Übersicht über die verschiedenen Anwendungen, die vom Nikon BioImaging Lab unterstützt werden, mit detaillierten Informationen zu Bildgebung, Analyse und anderen uns zur Verfügung stehenden Instrumenten. Klicken Sie darauf , um zu einer bestimmten Anwendung zu wechseln, oder blättern Sie nach unten, um mit der Erkundung zu beginnen.


High-Content-Bildgebung und Analyse

Technologie: LIPSI, NIS.ai deep learning software, Zellkultivierungsdienste

Bei der High-Content-Bildgebung geht es um mehr Bildgebung – mehr Erkennungskanäle, mehr Zeitpunkte, mehr Daten. Es ist kein Wunder, dass High-Content-Bildgebung und Analyse ein leistungsstarkes Instrument für so viele Anwendungen ist, wie zum Beispiel das phänotypische Screening in der Wirkstoffforschung. Die größte Stärke der High-Content-Bildgebung – die Menge der reichhaltigen erstellten Daten – kann jedoch auch der größte Nachteil sein, der zu kritischen Engpässen bei der Versuchsplanung, Datenspeicherung und Bildanalyse führt. Im Nikon BioImaging Lab konzentrieren sich unsere Dienste für die High-Content-Bildgebung auf LIPSI, eine stabile und dennoch flexible Plattform für langfristige hochwertige Daten von Lebendzellen, die gängige Prozessengpässe adressiert, um rund um die Uhr eine betriebliche Effizienz zu gewährleisten.

High-Content-Bildgebung mit LIPSI eignet sich hervorragend für Anwendungen, die von der Überwachung der Zellgesundheit bis hin zu toxikologischen Studien und vielem mehr reichen. Für die schnelle Bildgebung dickerer Proben verfügt das LIPSI-System, das mit einer Reihe von Langstreckenobjektiven ausgestattet ist, über ein konfokales Drehscheibensystem der CrestOptics X-Light zur tiefen Erfassung von Daten in Proben wie Sphäroiden, Organoiden, Organ-on-a-Chip und Gewebe. Dieses System umfasst auch unsere Deep-Learning-Softwaremodule NIS.ai, die für verschiedene Analyseaufgaben wie Segmentierung trainiert und in eine automatisierte Bildgebungs- und Analysepipeline integriert werden können. Zellkultivierungsdienste stehen ebenfalls zur Verfügung.deep learning software modules, which can be trained to perform a number of different analysis tasks, such as segmentation, and can be integrated into an automated imaging and analysis pipeline. Cell culturing services are also available.


3D-Bildgebung

Technologie: LIPSI, N-SIM S, AX / AX R, ECLIPSE Ti Serie

Die Zellbiologie und andere Fachgebiete verlassen sich seit langem auf die In-Vitro-Bildgebung einer einzelnen Schicht kultivierter Zellen, die an einer flachen Oberfläche haftet, aber die Grenzen solcher Modellsysteme werden zunehmend erkannt und physiologisch relevantere Modelle gewinnen an Popularität, einschließlich Sphäroiden, Organoide, Organ-on-a-Chip und ähnliche Systeme. Obwohl diese Systeme bessere Modelle der Organismenbiologie liefern, haben sie eine nicht triviale Dicke und 3D-Struktur, was die Anwendung von routinemäßigen 2D-Weitfeld-Bildgebungsansätzen einschränkt.

Unser LIPSI-System verfügt über ein konfokales Drehscheibensystem der Crest X-Light Serie für schnelle Tiefenaufnahmen von mehreren zehn Mikrometer oder mehr innerhalb der Probe.

Die konfokale AX-Serie steigert die Perfektion mit beispielloser 3D-Auflösung, bei der die beste Bildqualität erreicht wird. Das von KI gesteuerte konfokale Bildgebungssystem erleichtert jedem das Experimentieren von den Einstellungen bis zur Analyse und bietet die beste Kundenbindung. AX bietet dank hochqualitativem resonanter Scann-Funktion auch Hochgeschwindigkeitsfunktionen.

Das Mikroskop N-SIM S unterstützt die 3D-Mehrfarbenbildgebung von fixierten Proben und die gleichzeitige Zweifarb-Bildgebung in lebenden Zellen. Die Auflösung ist in alle Richtungen (X, Y, Z) bis zu zweimal höher.

Unser inverses Mikroskop ECLIPSE Ti2-E

ist darüber hinaus für die 3D-Weitfeld-Bildgebung ausgelegt und verfügt über eine integrierte Dekonvolutionssoftware, um optische Schnitte in Proben mit einer Dicke von etwa 20 Mikrometern zu erzielen. Die 3D-Bildgebung durch Weitfeld-Dekonvolution bietet zwar nicht die sofortige 3D-Schnittdarstellung eines konfokalen Instruments, ist jedoch schnell und oft die bessere Wahl für Proben mit geringem Signalpegel. Wir verstehen die Nuancen, die die richtige Wahl der 3D-Bildgebungstechnik bestimmen, und möchten sicherzustellen, dass Sie erfolgreich sind.

Z-Stapel eines Nierenorganoids, aufgenommen mit einem konfokalen System vom Typ Nikon A1R HD25. Rot: Phalloidin-Alexa Fluor 568 (filamentöses Aktin), Blau: DNA (Zellkerne)


Fluoreszenz-Bildgebung

Technologie: LIPSI, N-SIM S, AX R Confocal, BioStudio-T, Ti2-E Inverted Microscope

Die Fluoreszenzmikroskopie gilt weithin als eine der empfindlichsten bildgebenden Verfahren zum Nachweis eines bestimmten molekularen Zielobjekts mit hoher Spezifität. Fixierte Proben werden im Allgemeinen mit farbstoffkonjugierten Antikörpern unter Verwendung von Standard-Immunhistochemie/Immunfluoreszenz-Techniken markiert. Lebendproben können erstellt werden, um genetisch ein fluoreszierendes Protein zu exprimieren, das mit einem interessierenden Zielprotein fusioniert oder mit membrandurchlässigen organischen Farbstoffen versehen ist.

Fluoreszenz stützt eine Reihe wichtiger Bildgebungsverfahren, die einen bequemen Mechanismus für die Mehrkanal-Bildgebung durch die Markierung verschiedener Zielobjekte mit spektral unterschiedlichen Fluorophoren bieten. Alle unsere Systeme sind für die Fluoreszenzbildgebung ausgelegt. Für eine erfolgreiche Anwendung müssen jedoch viele Faktoren berücksichtigt werden. Im Nikon BioImaging Lab haben wir ein besonderes Verständnis für die Bedenken im Zusammenhang mit Phototoxizität, Probenvorbereitung (einschließlich Fluorophorauswahl) und anderen kritischen Faktoren, die den Erfolg eines fluoreszenzbasierten Experiments ausmachen.

Unser Bildgebungssystem ist in der Lage, gezielte FRAP- und Photostimulationsexperimente, FRET-Studien und fortschrittliche konfokale und hochauflösende 3D-Bildgebung durchzuführen. Wir stehen mit unserem Fachwissen bereit, um eine erfolgreiche Bildgebung zu erstellen, und verfügen über umfassende Kenntnisse von Fluorophoren, Mikroskopeinstellungen, Eindeckmedien und damit verbundenen Problemen.

Hippocampus-Neuron einer Maus Grün: GFP (Dendriten), Rot: PSD-95-TagRFP (postsynaptischer Marker). Bild aufgenommen mit einem Ölobjektiv vom Typ Nikon CFI SR HP Apochromat TIRF 100XC, mit freundlicher Genehmigung von: Dr. Yutaro Kashiwagi und Shigeo Okabe, Abteilung Zelluläre Neurobiologie, medizinische Hochschule und medizinische Fakultät, Universität Tokyo.


Hochauflösende Bildgebung

Technologie: N-SIM S, AX / AX R, ECLIPSE Ti2-E

Ein Mikroskop mit hoher Vergrößerung lässt sich leicht finden, aber man braucht viel mehr als nur Vergrößerung, um qualitativ hochwertige Bilder mit hoher Auflösung zu erhalten. Unser konfokales System AX / AX R bietet sowohl optische Schnitte – die Möglichkeit, einen ausgeprägten 2D-Schnitt aus einer 3D-Probe zu erstellen – als auch eine hochauflösende Abbildung von Probenmerkmalen in diesem 2D-Schnitt. Um die Auflösung unseres konfokalen Instruments zu maximieren, verwenden wir das Softwaremodul NIS-ER mit erweiterter Auflösung für die Dekonvolution von AX-R-Daten, das detaillierte Modelle der Point-Spread-Funktion (PSF) für die marktführenden Objektive von Nikon enthält.

Darüber hinaus betreibt das Nikon BioImaging Lab ein superauflösendes System vom Typ N-SIM S. Dieses System nutzt eine einzigartige strukturierte Hochgeschwindigkeitsbeleuchtung, um Erfassungsgeschwindigkeiten von bis zu 15 fps zu erreichen, wodurch schnelle biologische Prozesse mit der doppelten räumlichen Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope (~115 nm in X, Y und ~269 nm in Z) erfasst werden können. Das System N-SIM S ist mit dem konfokalen Mikroskopsystem A1-R kombiniert und stellt damit eine einzigartige Plattform für die Bildgebung in vielfältigen Maßstäben dar.

Das inverse Mikroskop Ti2-E ist darüber hinaus zu einer hochauflösenden mehrdimensionalen Bildgebung fähig – es kann Daten in 3D im Zeitverlauf und in mehreren Farbkanälen ähnlich dem AX R erfassen – und umfasst eine Dekonvolutionssoftware zur Maximierung der Auflösung und für optische Schnitte.

Für hochauflösende Bilder ist nicht nur das Mikroskop von Bedeutung, sondern auch die richtige Vorbereitung der Proben. Befindet sich Ihre Probe beispielsweise in einem Medium mit falschem Brechungsindex, leidet die optische Auflösung insbesondere in Z-Richtung erheblich. Im Nikon BioImaging Lab unterstützen wir Sie an beiden Fronten mit unserer Expertise, sowohl in der hochauflösenden Mikroskopie als auch in der Probenvorbereitung.

XY- und XZ-Ansichten von Cochlea-Zilien vor (links) und nach (rechts) Dekonvolution mit dem Modul A1-ER mit verbesserter Auflösung. Bilddaten erfasst mit einer Nikon A1R mit einem Lochdurchmesser von 1 Airy Unit.


Markierungsfreie Bildgebung

Technologie: LIPSI, BioStudio-T, BioStudio-mini, Ti2-E Inverted Microscope, NIS.ai

Die Fluoreszenzbildgebung ist eine der beliebtesten Kontrasttechniken für die optische Mikroskopie, ist aber auch eine der invasivsten. Fluorophore neigen zur Photobleichung, was ihre Nutzungsdauer begrenzt und dazu führt, dass im Verlauf des Experiments eine immer größere Beleuchtungsintensität erforderlich ist, um eine ähnliche Emissionsmenge anzuregen. Diese Schwierigkeit wird durch die phototoxische Reaktion lebender Zellen auf hochintensive Beleuchtung verstärkt. Assays, die mit empfindliche Zelltypen wie Stammzellen arbeiten, sind möglicherweise nicht vollständig mit der Fluoreszenzbildgebung des gewünschten Zielobjekts kompatibel.

Bedenken hinsichtlich der Zellgesundheit tragen zur wiedererstarkenden Popularität von markierungsfreien Bildgebungsverfahren bei, um sowohl die Notwendigkeit einer hochintensiven Beleuchtung als auch eine Störung des Systems durch den Markierungsprozess zu vermeiden.

Auch auf künstlicher Intelligenz basierendes maschinelles Lernen und Deep-Learning-Analysetechniken unterstützen diesen Trend. Das Modul Convert.ai zum Beispiel (eines von mehreren Deep-Learning-Softwaremodulen von NIS.ai ) automatisiert die Identifizierung wichtiger Zellmerkmale aus Phasenkontrastdaten, wie der simulierten DAPI-Färbung in dieser Abbildung. Alle unsere Systeme unterstützen die markierungsfreie Bildgebung mit Techniken wie dem neuen Volumenkontrast, Phasenkontrast, Differenzialinterferenzkontrast (DIC), Dunkelfeld und Hellfeld. Kontaktieren Sie uns noch heute, um herauszufinden, ob die markierungsfreie Bildgebung auch für Sie geeignet ist.

Convert.ai
Original

Die DAPI-Färbung von Zellkernen ist eine gängige Methode, um das Zählen und Segmentieren von Zellen zu ermöglichen. Convert.ai kann so trainiert werden, dass das System vorhersagen kann, wo die DAPI-Markierung in DIC- oder Phasenbildern vorhanden ist. Dieser vorhergesagte Kanal kann dann zur Segmentierung und Zählung verwendet werden, ohne dass die Probe jemals mit DAPI markiert oder ein Fluoreszenzkanal erfasst werden muss.

Fotos mit freundlicher Genehmigung von Dr. Kentaro Kobayashi, technische Abteilung, Forschungsinstitut für elektronische Wissenschaften, Universität Hokkaido


Zellscreening

Technologie: LIPSI, AX / AX R Confocal, BioStudio-T

Stammzellen sind wichtige Werkzeuge der regenerativen Medizin und ihrer verwandten Gebiete, lassen sich jedoch aufgrund ihrer hohen Umweltempfindlichkeit bekanntermaßen schwer kultivieren und im undifferenzierten Zustand halten. Um den Herausforderungen der Kultivierung von Stammzellen (und anderen schwierigen Zelltypen) gerecht zu werden, betreiben wir ein Nikon-System vom Typ LIPSI – ein Mikroskopsystem, das in einem Inkubator untergebracht ist, der von Grund auf so konzipiert ist, dass empfindliche Zellkulturen über einen längeren Zeitraum überwacht werden können. Das System umfasst automatische Bilderfassung, ultrapräzisen Behälteraustausch (Platz für bis zu 20 Mikrotiterplatten in zwei Behältern) und KI-basierte Deep-Learning-Softwareinstrumente für verschiedene Analysen, wie die automatische Identifizierung und Zählung von Stammzellkolonien.

Das BioStudio-T ist ein kompaktes Eingefäß-Mikroskop-Bildgebungssystem, das in einen bestehenden Inkubator integriert werden kann. Im Gegensatz zu anderen Mikroskopen wird die Probe bei der Abtastung der Objektivlinse stationär gehalten, wodurch Störungen der Probe verringert werden.

Das LIPSI bietet viele der gleichen Funktionen für das Zellscreening, wie das BioStudio-T und kann in bestimmten Fällen wie bei Tiefenabbildungen von Vorteil sein, wo das integrierte konfokale Drehscheibensystem der Crest X-Light Series dem Benutzer ermöglicht, Dutzende von Mikrometern in Live-Proben mit Klarheit abzubilden. Aber bei uns geht es nicht nur um Bildgebung. Wir sind bereit, Sie bei der Entwicklung eines kompletten Bildgebungsexperiments zu unterstützen, von der Erleichterung der Zellkultivierung über die Datenanalyse bis hin zur Prozessabstimmung.

Markierungsfreie Analyse von Phasenkontrastbildern

Rot=Undifferenziert
Grün=Differenziert


Hoher Durchsatz

Technologie: LIPSI, AX R Confocal, Ti2-E Inverted Microscope

Wo High-Content-Bildgebungs- und Analysetechniken auf die Erfassung und Durchsicht detaillierter multivariater Daten ausgerichtet sind, konzentriert sich ein hoher Durchsatz stärker auf das Datenvolumen, selbst wenn die Dimensionen dieser Daten gering sind. Dies bedeutet jedoch nicht, das High-Content-Bildgebung und Analyse nicht mit hohem Durchsatz durchgeführt werden können.

Das LIPSI und das inverse Mikroskop Ti2-E verfügen über ein großes Gesichtsfeld (FOV) von 25 mm durch den Kameraanschluss und bieten im Vergleich zu Mikroskopsystemen von Wettbewerbern etwa die doppelte Bildfläche. Zusammen mit unseren Großformatkameras und dem konfokalen System AX R, die mit dem FOV von 25 mm mithalten können, ermöglichen diese Systeme einen sehr hohen Durchsatz. Der Durchsatz wird jedoch nicht allein durch den Bildgebungsbereich bestimmt, sondern auch durch die Erfassungsrate. Das inverse Mikroskop Ti2-E bietet eine schnelle getriggerte Erfassung. Dabei löst ein Signal der Kamera direkt die Funktionen von Systemgeräten aus, um langsamere softwarebasierte Steuerungen zu umgehen. Das konfokale System AX R verfügt über eine schnelle resonante Scan-Option, die eine Vollbild-Bildgebung mit 15 Bildern pro Sekunde (2048 x 1024) möglich macht. Zusammen mit unserem auf Deep-Learning basierten Softwaremodul Denoise.AI zur Rauschunterdrückung kann so eine Echtzeit-Bildqualität wie bei einem langsam scannenden System erzielt werden.

Mehrpunkt- und Großbild-Zusammenführen lassen sich in unserer Software NIS-Elements mit allen hier beschriebenen Systemen problemlos in Ihren Erfassungsablauf integrieren, wodurch eine leichte Bildgebung mit Whole-Well, Whole-Slide und Whole-Vessel gewährleistet ist.

Mausembryo

Hämatoxylin- und Eosin-Färbung
CFI Plan Apochromat Lambda 10X
Große Bildzusammenführung ohne Randartefakte
Autofluoreszenzbild