Lebendzell-Zeitraffer-Bildaufnahme bei zweifach verbesserter Auflösung.
Das N-SIM S Super-Resolution-Mikroskop hat einen einzigartigen Hochgeschwindigkeits-Illuminator für die strukturierte Beleuchtung, mit dem schnelle Bildaufnahmeraten von bis zu 15 fps (frames per second) erreicht werden. Dadurch können schnelle biologische Prozesse mit doppelter Auflösung (bis zu 115 nm in XY) im Vergleich zu herkömmlichen Lichtmikroskopen erfasst werden. Die Kombination des N-SIM S mit konfokaler Mikroskopie bietet die Flexibilität, einen Bereich im konfokalen Modus auszuwählen und zur Super-Auflösung zu wechseln, um den gewünschten Bildausschnitt bei doppelter Auflösung darzustellen.
Hauptmerkmale
High-Speed Super-Resolution Imaging bei 15 fps
Der neue High-Speed Illuminator für strukturierte Beleuchtung von Nikon birgt eine neuartige Technologie für die Modulation der Beleuchtungsgitterstrukturen, um diese schnell und präzise zu orientieren und umzuschalten. Dadurch erreicht das N-SIM S-System ausgezeichnete Aufnahmegeschwindigkeiten (bis zu 15 fps *) und ermöglicht Zeitrafferaufnahmen lebender Zellen und intrazellulärer Dynamik bei Super-Resolution.
* 2 D-SIM-Modus, 512 x 512 Pixel, 2 ms Belichtungszeit
Live-Cell-Imaging mit der doppelten Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskope
Das System N-SIM S nutzt Nikon's neuartige Beleuchtunstechnologie für die SIM-Technik. Durch die Kombination dieser Innovation mit den bekannten Objektiven von Nikon, die eine beispiellose numerische Apertur von 1,49 erreichen, verdoppelt das N-SIM S die räumliche Auflösung herkömmlicher Lichtmikroskopie (auf ungefähr 115 nm*) und ermöglicht eine detaillierte Visualisierung winziger intrazellulärer Strukturen und ihrer Wechselwirkungen.
* Dieser Wert repräsentiert die FWHM-Messung von 100-nm-beads, die mit einem 488-nm-Laser im 3D-SIM-Modus angeregt wurden. Im TIRF-SIM-Modus werden 86 nm unter Verwendung von 40 nm beads erreicht, die mit einem 488 nm Laser angeregt werden.
Automatisches Umschalten zwischen SIM- und Beleuchtungsmodi
Die neuartige Technologie des Hochgeschwindigkeits-Illuminators für die strukturierte Beleuchtung ermöglicht nicht nur schnelle Bildaufnahmeraten, sondern auch das automatische Umschalten zwischen den Beleuchtungs-Modi und die automatische Optimierung der Beleuchtungsgitter für verschiedene Wellenlängen und Objektiv-Vergrößerungen. Diese erweiterte Automatisierung lässt schnelles 2-Farben-TIRF-SIM-Imaging zu sowie das Multiplexen verschiedener SIM-Modi. Das Mikroskop N-SIM S realisiert einfach zu bedienende, optimierte Arbeitsabläufe, sei es für Single-Mode- oder multimodale Imaging-Experimente.
Aufnahme großer Gesichtsfelder
Mit dem Mikroskop-System N-SIM S können Bilder mit der doppelten Auflösung über ein großes Gesichtsfeld (F.O.V.) von 66 μm im Quadrat aufgenommen werden. Dieses Erfassen von verhältnismäßig großflächigen Präparat Bereichen pro SIM-Bild führt zu einem erhöhten Durchsatz bei Anwendungen und Proben, die von größeren Bildausschnitten profitieren, wie beispielsweise beim Darstellen von Netzwerken vieler Neurone. Dadurch werden letztendlich Zeit- und Arbeitsaufwand für die Datenerfassung verringert.
Verschiedene Beobachtungsmodi
TIRF-SIM / 2D-SIM-Modus
Im TIRF- und 2D-SIM Modus werden jeweils Super-Resolution 2D-Bilder mit hoher Geschwindigkeit und exzellentem Kontrast aufgenommen. Der TIRF-SIM-Modus verbindet den axialen Auflösungsgewinn der Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Technik mit der doppelten lateralen Auflösung des 2D-SIM-Modus. Das ermöglicht z.B. über deckglasnahe Bereiche an der Zelloberfläche in vivo die Wechselwirkungen von Vesikeln und Cytoskelettelementen darzustellen.
3D-SIM-Modus
Der 3D-SIM-Modus erzeugt strukturierte Beleuchtungsmuster in drei Dimensionen, um eine zweifache Verbesserung sowohl der lateralen als auch der axialen Auflösung zu erzielen. Zwei Rekonstruktionmethoden - "slice" ("Schnittebene") und "stack" ("Stapel") - stehen zur Verfügung, um die Ergebnisse entsprechend den Gegebenheiten und Prioritäten bei der jeweiligen Anwendung zu optimieren (z. B. Probendicke, Geschwindigkeit der Prozesse usw.). Die "slice"-Rekonstruktion eignet sich für die Aufnahme relativ dünner, lebender Zellbereiche in einer bestimmten Fokusebene, wobei die axiale Ausdehnung der optischen Schnittebene bei 300 nm liegt. Die auf der Gustafsson-Theorie beruhende "stack"-Rekonstruktion eignet sich zur Erfassung von hochaufgelösten Volumendaten, da sie dickere Proben, z.B. Zellkerne mit höherem Kontrast als die "slice"-Rekonstruktion abbilden kann.
Simultane Zwei-Kanal-Bildaufnahmen
Die simultane zwei-Farb Bildaufnahme ist mit dem optionalen Doppel-Kamera Bildaufteiler* und zwei sCMOS-Kameras möglich.
* Hamamatsu Photonics K.K.
Sofort nach Wirkstoff-Zugabe | 10 min danach |
20 min danach | 30 min danach |
Wachstumskegel einer NG108 Zelle. Fascin (grün): GFP-Fascin, Aktin (rot): LifeAct-KO Objektiv: CFI SR HP Apochromat TIRF 100xC oil
Mit dem optionalen Doppel-Kamera Bildaufteiler wurden 2-Kanal Zeitrafferaufnahmen nach Zugabe eines Wirkstoffs aufgezeichnet. Über die Zeit erkennt man deutlich, dass das Fascin von den Aktinbündeln dissoziiert und das filamentöse Aktin seine Anordnung ändert. Die Ko-Lokalisation von Fascin und Aktin sowie die Dissoziation des Fascins erkennt man gut. Optische Aberrationen und Bild-Distortionen wurden auf weniger als 30 nm korrigiert.
Mit freundlicher Genehmigung: Dr. Minami Tanaka, Dr. Kaoru Katoh, Biomedical Research Institute Molecular Neurobiology Group, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Nahtloses Umschalten zwischen Imaging-Techniken bei Experimenten auf verschiedenen Vergrößerungs- und Auflösungsebenen
Ein N-SIM S Super-Resolution Mikroskop ist mit konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie mit dem AX/AX R direkt kombinierbar. Interessierende Bereiche können erst konfokal über ein relativ großes Gesichtsfeld (F.O.V.) und - nach Markierung des gewünschten Detailausschnitts - unmittelbar mit Super-Resolution dargestellt werden. Diese Kombinierbarkeit konfokaler mit Super-Resolution-Mikroskopie begünstigt Untersuchungen, bei denen die Detailinformation in Super-Resolution in den Kontext gesamter Ansichten von Zellen und Geweben zu setzen ist.
Objektive für Super-Resolution-Mikroskopie
Silikonöl-Immersionsobjektive
Mit diesen Objektiven wird hochviskoses Silikonöl als Immersionsmedium verwendet, das einen Brechungsindex hat, der dem von lebenden Zellen sehr nahe kommt. Aufgrund dieser verbesserten Kompatibilität der Brechungsindizes können diese Objektive mehr Photonen einsammeln und realisieren bessere Auflösung, insbesondere dann, wenn Super-Resolution Mikroskopie tiefer in der Probe durchgeführt wird. Die Silikonöl-Objektive weisen eine hervorragende chromatische Aberrationskorrektur und hohe Transmission über einen breiten Wellenlängenbereich auf.
Immersionsobjektive
Die Objektive der Serie SR werden mithilfe der Wellenfrontaberrations-Messtechnologie justiert und überprüft, um eine möglichst geringe asymmetrische Aberration und eine exzellente optische Qualität zu gewährleisten, die für die Super-Resolution Mikroskopie erforderlich ist. Die Objektive der Serie HP sind unempfindlich auch gegenüber relativ hohen Laserleistungen, und zeigen eine verbesserte Korrektur der chromatischen Längsaberration, wodurch die Objektive in beiden Super-Resolution-Systemen N-SIM S- und N-STORM benutzt werden können. Der Korrekturring der AC-Objektive kann mit dem motorisierten Autokorrekturring-Modul für das inverse Mikroskop Ti2-E einfach und präzise eingestellt werden.
Trockenobjektive
Das Mikroskopieren mit N-SIM S ist kompatibel mit Trockenobjektiven und ermöglicht sowohl die Super-Resolution- als auch die konfokale Mikroskopie ohne Objektivwechsel. Die Trockenobjektive mit der relativ geringen Vergrößerung, aber dem größeren Gesichtsfeld ermöglichen hochauflösende Bildaufzeichnung sogar an der Peripherie von Gewebeproben.
* Trockenobjektive unterstützen 2D-SIM und 3D-SIM ("slice"-Rekonstruktion)