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Hochauflösendes Multiphotonen-Konfokalmikroskop

In erstaunlich tiefen Schichten detektiert das A1R MP + dynamische Prozesse in lebenden Gewebeproben und Organismen.

Die konfokalen Multiphoton-Mikroskope A1R MP + ermöglichen die schnellere Aufnahme kontrastreicher Bilder aus tieferen Schichten innerhalb lebender Proben und Organismen, wodurch Grenzen traditioneller Forschungsmethoden in den biologischen Wissenschaften überwunden werden. Das Multiphotonen-System A1R MP + ist sowohl mit aufrechten als auch mit inversen Mikroskopen kompatibel und bietet optimale Multiphotonen-Imaging Plattformen für die Hirnforschung, Neurowissenschaften und die Intravitalmikroskopie.

Download Multiphoton Brochure (19.58MB)


Hauptmerkmale

Hochempfindliche in vivo Mikroskopie tief im Gewebe mit GaAsP NDD

Der GaAsP-NDD (Non descanned detector) ist mit GaAsP-Hybrid-Photomultipliern ausgestattet, welche ein viel besseres Signal-Rausch-Verhältnis und eine wesentlich höhere Empfindlichkeit als Multi-Alkali-Photomultiplier aufweisen. Dadurch können relativ schwache Signale aus tiefen Regionen lebender Proben mit hervorragenden Bildergebnissen detektiert werden. Das hohe Signal-Rausch-Verhältnis begünstigt schnellere Bildaufnahmeraten und eine bessere Qualität beim Aufnehmen von Z-Bildstapeln. Zudem ermöglicht die hohe Empfindlichkeit des GaAsP-NDD die Detektion guter Fluoreszenzsignale mit weniger Laserleistung, was zu weniger Lichtschäden an den lebenden Proben führt.

Das Nikon A1R MP + kann für den Wellenlängenbereich bis 1080 nm und bis 1300 nm konfiguriert werden, was das Abbilden optischer Schnittebenen bis zu einer Tiefe von 1,4 mm ermöglicht.

Die Non Descanned Detektor-Einheiten (NDDs) befinden sich im jeweiligen Mikroskop so nah wie möglich hinter dem Objektiv und der Probe, um - ohne Umwege - die maximale Menge an Emissionssignalen aufzufangen. Die Kombination von episkopischem und diaskopischem GaAsP-NDDs für die aufrechten Mikroskope Ni-E / FN1 ermöglicht es sogar, dass sowohl zurückfallende als auch transmittierte Fluoreszenzsignale detektiert werden. Dadurch ist die Aufnahme von außergewöhnlich hellen, kontrastreichen Bildern selbst aus tiefen Schichten lebender Proben möglich.

4-Kanal episkopischer GaAsP NDD

4-Kanal diaskopischer GaAsP NDD


In vivo Aufnahme von tiefliegenden Hirnschichten (Maus) mit GaAsP NDD bei 1300 nm Wellenlänge

Die Hirnrinde einer narkotisierten YFP-H-Maus (4 Wochen alt) wurde mithilfe der offenen Schädel-Methode untersucht. Visualisierung der pyramidalen Nervenzellen der gesamten Schicht V bis zu den tieferliegenden hippokampalen Neuronen. 3-dimensionale Darstellung der hippokampalen Dendriten 1,4 mm tief im Gehirn.

Aufgenommen mit episkopischem GaAsP NDD für 1300 nm und Objektiv CFI75 Apochromat 25XC W 1300 (NA 1,10, WD 2,0 mm)

Anregungswellenlänge: 1040 nm

① Pyramidenzellen in Schicht V

② Weiße Substanz

③ Alveus

④ Pyramidenzellen im Hippocampus

⑤ Hippocampus 3D-Zoombild

Mit freundlicher Genehmigung: Dr. Ryosuke Kawakami, Dr. Terumasa Hibi und Dr. Tomomi Nemoto, Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University


Simultane Doppel-Fluoreszenzaufnahmen mit Zwei-Wellenlängen-IR-Laseranregung

Das A1R HD MP + ist kompatibel mit simultaner Zwei-Wellenlängen-IR-Laseranregung.

Wird ein A1R HD MP + - System mit einem Femtosekunden-IR-Pulslaser kombiniert, der simultan den Ausgang von zwei Wellenlängen ermöglicht (durchstimmbare Hauptlinie von 700 - 1300 nm und feste Zusatzlinie von 1040 nm), vermag es gleichzeitig zwei unterschiedliche Fluoreszenzmarker in tiefen Schichten von lebenden Proben anzuregen und darzustellen.

Simultane Doppelfluoreszenz. Kopfbereich eines Zebrafisches.

3-D Darstellung Bilddatensatz von 1 dpf transgenem Zebrafisch, Tg [h2afv: GFP; EF1α: mCherry-zGem].

Nach Aufzucht unter Behandlung mit Phenylthioharnstoff (PTU), der die Melaninsynthese inhibiert, wurde der gesamte Körper mit der optischen Klärlösung LUCID-A geklärt.

Diese transgene Linie visualisiert proliferierende Zellen mit mCherry (rot) und Chromatin mit GFP (grün).

Anregungswellenlängen: 900 nm und 1040 nm

Objektiv: CFI75 Apochromat 25XC W 1300 (NA 1.10, WD 2.0)

Mit freundlicher Genehmigung: Drs. Toshiaki Mochizuki and Ichiro Masai, Developmental Neurobiology Unit, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University


Seitenansicht vom Rumpf der transgenen Zebrafischlinie Tg [h2afv: GFP; EF1α: mCherry-CAAX] bei 34 HPF. Nach der Aufzucht unter Behandlung mit Phenylthioharnstoff (PTU), der die Melaninsynthese inhibiert, wurde der gesamte Körper mit der optischen Klärlösung LUCID-A geklärt.

Diese transgene Linie visualisiert Zellmembran und Chromatin mit mCherry (violett) bzw. GFP (grün). SHG (Second Harmonic Generation), blau, zeigt Muskelfasern an.

Anregungswellenlänge: 900 nm für SHG, GFP und 1040 nm für mCherry

Objektiv: CFI75 Apochromat 25XC W 1300 (NA 1.10, WD 2.0)

Mit freundlicher Genehmigung: Drs. Toshiaki Mochizuki and Ichiro Masai, Developmental Neurobiology Unit, Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University


Basis- oder Hybrid-Scanningeinheit stehen zur Wahl: Qualitativ hochwertige Multiphotonenmikroskopie selbstverständlich, und zusätzlich auch echtes High-Speed Imaging

Der Hybrid-Scanner des A1R HD MP + hat sowohl einen hochauflösenden Galvano-Scanner als auch einen Ultrahochgeschwindigkeits-Resonanzscanner. Beide Scanner sind so geschickt miteinander verschränkt angeordnet, dass beide gleichzeitig ihre jeweiligen Vorteile für neue Anwendungen hervorbringen können: z.B. ultraschnelles Multiphotonen-Imaging mit dem Resonanzscanner und hochpräzises Positionieren eines Laserpulses für die ortsgenaue Photoaktivierung schafft Wege zu neuartigen Experimenten z.B. in der Optogenetik. Ein Modell mit alleinigem Galvano-Scanner (A1 MP +) ist ebenfalls verfügbar. Sowohl A1R HD MP + als auch A1 MP + sind jeweils in Versionen für Wellenlängen bis 1080 nm oder bis 1300 nm konfigurierbar.


Ultraschnelle und hochauflösende Bildgebung mit dem HD-Resonanz-Scanner

  • A1R MP

Sehr schnelle vivo Dynamik mit 720 fps erfassen

1D Aufnahme15,600 lps
2D Aufnahme720 fps (512 x 16 pixels)
Vollbild-Aufnahme60 fps (256 x 256 pixels)
30 fps (512 x 512 pixels)
15 fps (1024 x 1024 pixels)

Der Resonanzscanner des A1R HD MP + verwirklicht die ultrahohe Resonanzfrequenz von 7,8 kHz und ermöglicht so eine ultraschnelle Bildgebung von bis zu 720 fps (512 x 16 Pixel). Sein Nikon-spezifisches, pixelgenaues, optisches Positionsauslesungssystem ("optical pixelclock") sorgt für stabiles, geometrisch korrektes und gleichmäßig ausgeleuchtetes Imaging auch bei diesen hohen Geschwindigkeiten. Das ermöglicht die lückenlose Visualisierung sehr schneller in vivo Prozesse und Veränderungen, wie beispielsweise die Mobilität und Interaktionen von lebenden Zellen untereinander und in ihrem Cytoplasma die Dynamiken von Organellen und von Organen in lebenden Organismen.

Ein Blutgefäß in einem lebenden Tier wurde durch einen Femtosekunden-gepulsten IR-Laser mit dem Ultrahochgeschwindigkeits-Resonanz-Scanner des A1R MP + angeregt, und die Bewegungen und der Fluss der Blutzellen wurden gleichzeitig in drei aufeinanderfolgenden Fluoreszenzbildern mit 30 fps (30 ms) in drei separaten Farbkanälen aufgenommen.

Drei fluoreszierende Sonden werden gleichzeitig angeregt und abgebildet – Kerne (blau), Endothel (grün), und Plasma (rot). Der langwellige ultraschnelle Laser reduziert in Kombination mit dem Ultrahochgeschwindigkeits-Resonanz-Scanner sehr effektiv Lichtschäden und ermöglicht die zeitaufgelöste Multiphotonen-Bildgebung auf zellulärer Ebene.

Bildauflösung: 512 x 512 Pixel, Bilderaufnahmegeschwindigkeit: 30 fps, Objektiv: Wasserimmersionsobjektiv 60x

Mit freundlicher Genehmigung: Dr. Satoshi Nishimura, Center for Molecular Medicine, Jichi Medical University


Hochaufgelöstes 1K-Aufnahme im großen FOV

Vergleich großes Gesichtsfeld (F.O.V.) und ein Detail bei hohem Zoom in einem geklärten* 2mm Hirnschnitt einer H-line Maus.

Aufgenommen in Zusammenarbeit mit: Drs. Ryosuke Kawakami, Kohei Otomo, and Tomoni Nemoto, Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

1x zoom (1024 x 1024 pixels)

6x zoom (1024 x 1024 pixels)


Intravitalmikroskopie mit großem Gesichtsfeld für gute Übersicht. Zweiphotonen-/SHG-Imaging von Ca2+-Oszillationen und Kollagenfasern lebender Azinuszellen des Pankreas in einer anästhesierten Maus nach Agonisten-Stimulation. Cyan: SHG-Signale, Grün: GCaMP7.

Probe: GLT1-GCaMP7 Maus (G7NG817)
Mikroskop A1R MP+

Objektiv: CFI Apochromat LWD Lambda S 20XC WI

Mit freundlicher Genehmigung: Ms. Yumi Yamanaka, Graduate School of Information Science and Technology, Hokkaido University, Dr. Kohei Otomo, Research Institute of Electronic Sciences, Hokkaido University, Dr. Hajime Hirase, RIKEN Brain Science Institute, Dr. Tomomi Nemoto, Research Institute of Electronic Sciences, Hokkaido University


Automatische Laserausrichtung bei Änderung der Multiphotonen-Anregungswellenlänge

Beim Ändern der Wellenlänge eines Multiphotonen-Lasers kann sich die Ausrichtung des Laserstrahls in der hinteren Aperturblenenebene ("Eintrittspupille") des Objektivs mehr oder weniger verschieben. Dies führt zu ungleichmäßiger Ausleuchtung im Bild oder zu geringer Dejustierung zwischen dem infraroten und sichtbaren Lasern.

Die Überprüfung des IR-Laserstrahls sowie das Einstellen und das Nachjustieren waren bislang schwierig. Nikon's Auto-IR-Laser-Justierungseinheit zum A1R HD MP +, die sich in der optischen Einkopplung für den Multiphotonen-Laserstrahlengang befindet, optimiert automatisch die Zentrierung des IR-Lasers mit einem einzigen Klick in der Software NIS-Elements C.

(Die Auto-Laser-Justierung ist im Wellenlängenbereich von 800 nm bis 1300 nm möglich)z


Einheitliche Softwareplattform für Mikroskopsteuerung, Bildaufnahme und Bildanalyse

Nikon's einheitliche Softwareplattform NIS-Elements bietet einen intuitiven Workflow für die Multiphotonen-Mikroskopie. In Kombination mit den grafischen Programmierwerkzeugen wie "JOBS" und dem Modul "Illumination Sequence" kann ein umfangreiches Setup vollständig an die jeweiligen Anwendungs- und Experimentanforderungen angepasst werden.