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Konfokale Mikroskope

Die Perfektion steigern

Seit über 25 Jahren sind konfokale Mikroskope kommerziell erhältlich. Wie können iterative Entwicklungsprozesse an einer vom Prinzip her relativ gut verstandenen Mikroskopiermethode weiterhin innovativ sein? Welche Änderungen können neu definieren, wie ein konfokales Mikroskop verwendet wird, und welche neuartigen Daten können gesammelt werden? Nikon stellt jetzt das konfokale Mikroskopsystem AX/AX R vor. Unser konfokaler Point-Scanner der 10. Generation bietet Ihnen von allem mehr: die Nutzung künstlicher Intelligenz (KI), die erweiterte Anzahl der Farbkanäle, die Verbesserung der Pixeldichte, die gesteigerte Empfindlichkeit und Geschwindigkeit.

Diese signifikanten Neuheiten erweitern den Gestaltungsspielraum für neue Experimente, wobei Nutzbarkeit und Funktionalität des gesamten Mikroskops umfassender werden, und das bei einer hochgradigen Modularität und Ausbaubarkeit.

Das Nikon AX ist der neue Standard in der konfokalen Mikroskopie.

Download AX Brochure (14.42MB)


Hauptmerkmale

Größerer Probenbereich auf einen Blick

Totalpräparat Harnblase Maus, mit iDISCO geklärt. Aufgenommen mit 8192 x 8192 Pixel und einem 2X-Objektiv Plan Apochromat, effektive Pixelgröße 0,6 μm (das ist mehr als das 5-fache der Ortsauflösung einer typischen monochromen CMOS-Kamera).
Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Gerry Apodaca, Integrative Systembiologie, Medizinische Fakultät, Universität Pittsburgh, in Zusammenarbeit mit Dr. Alan Watson am Zentrum für biologische Bildgebung der Universität Pittsburgh.

Mit dem größten, aktuell verfügbaren Sehfeld (25 mm Diagonale) sowohl für inverse als auch für aufrechte Mikroskope werden größere Bereiche der Probe (=Gesichtsfelder, FOV) als je zuvor mit einer so breiten Auswahl an Objektiven erfasst und dargestellt.

In Verbindung mit Scanfeldern von bis zu 8.192 x 8.192 Pixel ist mit dem AX/AX R ein Abscannen über die optische Beugungsgrenze hinaus auch bei geringen Vergrößerungen möglich.

Die Verwendung von Objektiven mit geringeren Vergrößerungen und folglich längeren Arbeitsabständen und dennoch hohen numerischen Aperturen ermöglicht höhere Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung der Probenpräparation, wobei von den entsprechend großen Gesichtsfeldern in jeweils einem Scan Bilder mit höchster Auflösung erzeugt werden können. Mit jedem Scan werden mehr Daten von größeren Bildern gesammelt, was natürlich auch die Aufnahmerate steigert.

Das maximale Gesichtsfeld (FOV) des AX/AX R hat eine Diagonale von 25 mm (Sehfeld 25), und ist damit viel größer als bei anderen konfokalen Mikroskopen.

Danio sp. 2 days + Embryo, Objektiv 4X*

Geklärtes Gehirn einer erwachsenen Maus, das mit einem Objektiv 1X Plan Achromat durch das große Sehfeld 25 komplett mit einem Scan dargestellt werden kann*

Ein Drosophila sp. Embryo passt leicht in das Gesichtsfeld für einen Scan mit dem high-NA-Objektiv 25X SIL, NA 1.1*

* Diese Probe bei dieser Auflösung mit einem einzigen Scan (eingeschriebenes Quadrat im Sehfeld 25) darzustellen wäre mit anderen kommerziellen konfokalen Mikroskopen nicht möglich.

Mikroskopie bei minimalen Störeinflüssen

Die konfokale Laser Scanning Mikroskopie ist grundsätzlich immer eine Herausforderung im Hinblick auf das Erhalten der Lebensfähigkeit der Proben bzw. der Stabilität der Fluoreszenz-Markierungen, da immerhin ein energiereicher, beugungsbegrenzter Laser das jeweilige Präparat Punkt für Punkt abrastert.

Beim Hochgeschwindigkeits-Resonanz-Scannen mit dem AX R ist die Licht-Expositionszeit im Vergleich zu konventionellen konfokalen Scanzeiten um mehr als das 20-fache verkürzt. Dadurch sind unerwünschte Lichteffekte, die schon alleine durch die bloße Bildaufnahme verursacht werden, erheblich reduziert. Diese verkürzten Beleuchtungszeiten haben zudem erfreulicherweise auch eine extrem schnelle Bildaufnahmerate zur Folge (bis zu 720 fps bei 2048 x 16 Pixel).

Im Ergebnis hat das viele Vorteile: Echtzeit- und Zeitrafferaufnahmen über längere Zeitspannen von unterschiedlich schnellen und dynamischen Prozessen sowie sehr schnelle Aufnahmserien in XYZ auch von fixierten Proben.

5 Einzelstadien aus einer Zeitraffer-Sequenz von Z-Serien (Projektionsbilder maximale Intensität) eines sich entwickelnden Drosophila-Embryos, der PLC-PH::GFP (PIP2) exprimiert. Über 12 Stunden wurde alle 10 Minuten bei 2K x 1K Pixel mit einem 25X Silikon-Immersionsobjektiv ein Bildstapel (Z-Serie) aufgenommen.
Mit freundlicher Genehmigung des Yang Hong Laboratory, Abteilung für Zellbiologie, Universität Pittsburgh, in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Biological Imaging.

Schnellere Bildaufnahmen

Die konfokale Mikroskopie mit Point-Scanning erzeugt die qualitativ hochwertigen, dreidimensionalen Bilder mit der hohen Auflösung, dies jedoch allbekanntlich auf Kosten einer nicht immer zufriedenstellenden Geschwindigkeit. Mit den Resonanzscannern des AX R kommt das "Point-Scanning" auch von der Geschwindigkeit her in ganz neue Dimensionen.

Von dem großen Dickdarm-Querschnitt wurden mit dem Resonanzscanner mit dem großen Seh-/Scanfeld und bei 2048 x 2048 Pixel 25 hochaufgelöste Bilder in weniger als 2 Minuten aufgenommen und zusammenmontiert.

Ultrafeine Detaildarstellung

Mit dem großen Seh-/Scanfeld, der Feinauflösung bei 8192 x x8192 Pixel und den supravideo-Bildaufnahmeraten ermöglichen das AX/AX R spektakuläres Imaging mit sensationeller Auflösung - bei niedrigen Übersichts- und hohen Detailvergrößerungen.

Die gesamte Spannbreite von der Darstellung ganzer Organismen über Systembiologie bis in die feinauflösende Darstellung intrazellulärer Strukturen ist in einem konfokalen Mikroskop vereint.

Muskel, Maus. Resonanz-Scanning Darstellung mit einem 25X SIL-Immersionsobjektiv bei einer Auflösung von 2048 x 2048 Pixel.

Die Detektoren stets im Einklang mit den eingesetzten Fluorochromen

Gehirn Krallenaffe, Projektion (max. Intensität) aus Z-Bildstapeln. Objektiv 60X/1.27 WI Wasserimmersion, Resonanzscanner bei 2048 x 2048 Pixel, DUX-VB-Detektor mit benutzerdefinierten Emissionsbändern.

Mit dem neuen DUX-VB-Detektor zum AX/AX R ergeben sich die optimalen Grundeinstellungen für die Emissionskanäle automatisch durch die Auswahl der jeweils verwendeten Fluorochrome aus einer riesigen Masterdatenbank von eingepflegten Fluoreszenz-Sonden, -Markern und -Konjugaten. Natürlich besteht die Möglichkeit, diese Master-Emissionsbandbreiten jeweils individuell fein abzustimmen, um die spezifische Darstellung der eingesetzten Fluorochrome zu optimieren.

Man wählt einfach die Anzahl und dann die Katalognamen der verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe aus. Alternativ lassen sich auch die gewünschten spektralen Emissionsbereiche oder auch nur die jeweilige Emissionsfarbe definieren: Den Rest erledigt dann die Software AX/AX R und NIS-Elements, einschließlich der für optimales konfokales Imaging am besten geeigneten Auswahl der dichroitischen Spiegel und der Laser. Man kann auch ein hyperspektrales Imaging in bis zu 66 Emissionskanälen für ein anschließendes Unmixing vorgeben.

Optional ermöglicht der Basis-Detektor DUX-ST des AX/AX R bis zu 12 diskrete Emissionsbandpässe, aufrüstbar auf 18.

Alle Detektorsysteme können mit hochempfindlichen und rauscharmen GaAsP- oder Multi-Alkali-PMT-Detektoren ausgestattet werden, um die beste Detektor-Konfiguration für die individuellen Anforderungen an Empfindlichkeit und Wellenlängensensitivität sowie auch des Budgets bereitzustellen.

Optik der Spitzenklasse bietet beste Voraussetzungen für alle konfokalen Anwendungen

Nikon's breite Palette von Objektiven mit hohen numerischen Aperturen und unvergleichlicher optischer Qualität lässt die Grenzen der konfokalen Mikroskopie neu definieren. Zur Auswahl gehören Silikonöl-Immersionsobjektive für das Imaging von dickeren Schichten lebender Zellen, Objektive mit extra großem Sehfeld und geringeren Übersichtsvergrößerungen sowie benutzerfreundliche Trockenobjektive. Chromatische Aberrationen werden vom ultravioletten bis zum nahen Infrarotbereich korrigiert, was exzellente Bildergebnisse bei Multicolor-Imaging ermöglicht.

Zebrafisch-Embryo. Farb-höhenkodierte Projektion (max. Intensität) von einem Z-Bildstapel, Gefäße in der Entwicklung. Objektiv Plan Apo Lambda 10X/0.45, Resonanzscanner bei 1024 x 1024 Pixel. Mit freundlicher Genehmigung von Erika Driekorn und Dr. Beth Roman, Abteilung für Humangenetik, Graduiertenschule für öffentliche Gesundheit der Universität Pittsburgh.

Optionale Komponenten

Wasserimmersionsspender

Ein softwaregesteuerter, automatischer Immersionswasserapplikator ermöglicht Langzeit-Zeitraffer-Bildaufzeichnungen mit Wasserimmersionsobjektiven. Dadurch ist die Nutzung der optisch besseren Brechungsindex-Übereinstimmung zwischen Zell- und Immersionsmedium auch im 37°C-Inkubator möglich.

Automatischer Korrekturring

Fernsteuerung des motorisierten Korrekturrings am Objektiv für die optimale Einstellung der Brechzahlkompensation für beste Auflösung. Mit der Motorisierung lässt sich der Korrekturring per Software bequem und präzise einstellen, ohne am Objektiv zu hantieren und evtl. die Probe zu stören, gerade wenn im Objektraum für Lebendzelluntersuchungen auch mal relativ diffizile Temperier- und Inkubationseinrichtungen eingerichtet sind.

Vielfältige Mikroskopiertechniken

Modulares Ti2-LAPP-Beleuchtungssystem

Das Ti2-E-Mikroskop unterstützt bis zu 5 Auflicht-Beleuchtungsquellen, die zusammen mit dem Konfokalen AX/AX R verwendet werden können: Für Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF), Fotostimulation mit Punkt-, Scanning- oder Weitfeld-Mechanismus und Lichtquellen für Epi-Fluoreszenz können in einem Mikroskop-System integriert und im selben Experiment mitkonfokaler Mikroskopie kombiniert verwendet.

Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF)

Der Einfallswinkel eines Lasers und die entsprechende Z-Ausdehnung des evaneszenten Feldes können über die NIS-Elements-Software gesteuert werden. Wenn mehrere TIRF-Module montiert sind, kann die Z-Ausdehnung für jede Wellenlänge unabhängig eingestellt werden.

Fotostimulation: Punkt- oder Fläche

Mit dem Illuminator mit eigenem XY-Galvano-Scanner kann ein gewünschter Punkt oder eine umschriebene Fläche in der Probe per Punktrasterung mit einem Laser fotostimuliert werden. Dadurch wird Fotostimulation und konfokale Mikroskopie gleichzeitig möglich.

Fotostimulation frei lokalisieren: Digital Micromirror Device (DMD)

Mit dem DMD-Modul können Anzahl und Form der Präparatbereiche für die Photoaktivierung innerhalb eines Gesichtsfeldes frei definiert werden. So kann das Verhalten der Fluoreszenz in mehreren, verschiedenen Regionen nach der Fotostimulation pro Scanfeld verfolgt werden. Als Lichtquelle für das DMD-Modul können entweder Laser oder - weniger phototoxische - LED-Beleuchtungen verwendet werden.