Enfoque en Súper resolución

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Nikon se centra en proporcionar tecnologías de mejora de la resolución adecuadas para una variedad de aplicaciones.

Durante cientos de años, la microscopía óptica se relegó al régimen limitado por difracción, incapaz de resolver detalles menores de aproximadamente 200 nm (en XY) y 500 nm (en Z).  Ese límite se ha roto, generando una serie de técnicas y culminando con el Premio Nobel de Química 2014 otorgado a los pioneros en la microscopía de súper resolución.  Ahora podemos obtener imágenes con el doble de resolución que antes con la microscopía de iluminación estructurada (SIM), y una resolución 10 veces mayor con la microscopía de reconstrucción óptica estocástica (STORM).  Una resolución mejorada se está extrayendo incluso de instrumentos confocales mediante el uso de valores de apertura menores que una unidad Airy y deconvolución.  Nikon se enorgullece de llevar al mercado una serie de tecnologías diferentes de súper resolución, y se centra en superar los muchos desafíos únicos para su adopción exitosa en sistemas experimentales difíciles.

Microscopía de iluminación estructurada (SIM)

Una tecnología de súper resolución fácil de usar que se aplica fácilmente a una variedad de tipos de muestras.

La microscopía de iluminación estructurada (SIM) de súper resolución es una técnica de adquisición de imágenes revolucionaria para duplicar la resolución de un microscopio de campo amplio en 3D. La iluminación estructurada se realiza con interferencia de luz en el plano de la muestra, produciendo un patrón sinusoidal y limitado por difracción de rayas claras y oscuras. La frecuencia espacial única presente en el patrón se mezcla con las diversas frecuencias espaciales que comprenden la estructura de la muestra. En resumen, las frecuencias espaciales normalmente fuera del paso de banda del microscopio pueden modularse de forma artificial a través de la mezcla de frecuencias, lo que permite su detección indirecta y posterior restauración en el post procesamiento. SIM puede proporcionar una mejora de hasta 2 veces sobre la resolución óptica de un microscopio de campo amplio típico en x, y y z.

  • El nuevo sistema N-SIM S de Nikon utiliza un modulador de luz espacial (SLM) para la generación de patrones, proporcionando velocidades de adquisición de hasta 15 fotogramas por segundo. El aumento en la frecuencia de adquisición es especialmente útil para la generación de imágenes de células vivas, pero también acorta el tiempo requerido para adquirir series espaciales z y otras dimensiones. El N-SIM S es capaz de obtener imágenes multicolores simultáneas o secuenciales, 3D-SIM, 2D-SIM y 2D TIRF SIM con una variedad de objetivos y tipos de inmersión.
  • El sistema N-SIM E es una implementación de valor del sistema N-SIM original, que proporciona imágenes 3D-SIM con 3 longitudes de onda de láser usando una sola rejilla de difracción.
  • Aprenda sobre la adquisición de imágenes de luz reflejada de nanopartículas con N-SIM en nuestra nota técnica.

Microscopía Estocástica de Reconstrucción Óptica (STORM)

Una poderosa técnica de súper resolución para llevar la mejora de la resolución óptica a sus límites.

La Microscopía de Reconstrucción Óptica Estocástica (STORM) y técnicas similares explotan el concepto de localización de una sola molécula para mejorar la resolución óptica en un factor de 10 en comparación con la imagen de campo amplio. Existe una variedad de técnicas fotoquímicas para "apagar" la mayoría de los fluoróforos que marcan una muestra determinada. Al "encender" un pequeño número de fluoróforos a la vez, los cada evento de emisión se puede identificar fácilmente, y su posición central se ajusta estadísticamente a un vóxel sub-limitado por difracción. Los usuarios pueden esperar una resolución de aproximadamente 20 nm en XY y 70 nm en Z. Tenga en cuenta que STORM se implementa junto con preparaciones de muestras especializadas y sistemas de tampón para inducir la activación-inactivación.

  • El sistema N-STORM 5.0 de Nikon presenta una rutina patentada de espaciamiento espacial e Z basada en nuestro Perfect Focus System (PFS ) que permite a los usuarios obtener una imagen a más de 5 μm de profundidad en la muestra y con iluminación TIRF / oblicua variable.
  • La nueva lente de inmersión de silicona 100x de Nikon (NA = 1.35) está diseñada para STORM en células vivas y otros experimentos de adquisición de imágenes de moléculas individuales para lograr una corrección de la aberración esférica superior en medios acuosos. También es ideal para obtener imágenes de muestras más gruesas y muestras en vivo usando N-SIM S.
  • N-STORM 5.0 es compatible con otras técnicas de microscopía de localización. Haga clic para aprender sobre cómo llevar a cabo experimentos de DNA-PAINT con N-STORM.

Deconvolución para una Resolución Mejorada (Enhanced Resolution, ER) de datos confocales

El módulo ER para los microscopios confocales modelo Nikon A1 permite obtener imágenes casi de súper resolución

A pesar de saberse desde hace mucho tiempo que el análisis de deconvolución se puede utilizar para mejorar la relación señal-ruido y la resolución óptica de los datos de microscopía confocal, tan solo ha pasado a ser práctico hacerlo rutinariamente recientemente. Hace años, la deconvolución requería un procesamiento durante toda la noche, incluso de conjuntos de datos de tamaño modesto, lo que impedía su uso generalizado por parte de personas que no eran especialistas. Las computadoras modernas, los algoritmos mejorados y la aceleración de la GPU han reducido en gran medida el tiempo requerido para llevar a cabo la deconvolución, por lo que es una simple adición a casi cualquier flujo de trabajo de generación de imágenes. El módulo de software de resolución mejorada (ER) de Nikon proporciona algoritmos de deconvolución diseñados para datos confocales de barrido de puntos y modelos de funciones de dispersión de puntos (PSF) para los objetivos de la serie CFI de Nikon. ¡Haz clic para descargar nuestro Science E-Book en microscopía confocal y de súper resolución y aprende más!

Objetivos collar auto-corrección

Los nuevos objetivos tienen una alineación automatizada del collar de corrección, esencial para corregir las aberraciones esféricas en experimentos sensibles de súper resolución.

La aberración esférica es una de las aberraciones ópticas más comunes que limita el rendimiento de las microscopías de alta resolución. Muchas lentes de objetivo incluyen un collar de corrección para corregir la aberración esférica causada por variaciones en el espesor del cubre y el índice de refracción del medio de muestra. Sin embargo, el ajuste del collar de corrección puede ser tedioso (especialmente para múltiples muestras) y la posición óptima es difícil de identificar con confianza. La serie de objetivos de collar de corrección automática (ACC) de Nikon para la microscopía de súper resolución aseguran el mayor grado de corrección de la aberración esférica para su muestra en combinación con una rutina de ajuste automatizado en el software NIS-Elements. Los objetivos de ACC se pueden usar para maximizar el rendimiento de resolución de cualquier sistema, con versiones disponibles para nuestros objetivos 100x HP Apo TIRF aceite, 100x SR Apo TIRF aceite y 60x SR Plan Apo de inmersión en agua.

Estabilidad excepcional para súper-resolución

El microscopio invertido motorizado Eclipse Ti2-E, con Perfect Focus, es un sistema optimizado para imágenes de súper resolución.

No es posible obtener todos los beneficios de la súper resolución sin garantizar la máxima estabilidad del sistema. Un pequeño grado de deriva focal, normalmente imperceptible con las técnicas tradicionales, podría ser suficiente para comprometer la recopilación de datos de súper resolución. El sistema de microscopio de investigación invertido Ti2-E presenta un nuevo mecanismo de enfoque Z basado en leva que elimina la deriva XY para proporcionar un sistema ultra estable para aplicaciones exigentes. El Ti2-E también incorpora la última generación del Sistema de Enfoque Perfecto (PFS4) de Nikon, que es la tecnología de bloqueo de enfoque líder en la industria. Utilizando un codificador lineal y un mecanismo de retroalimentación de alta velocidad, PFS4 corrige las derivas de foco causadas por los cambios de temperatura y las vibraciones mecánicas. El nuevo diseño modular de PFS4 separa la parte del detector del revólver para reducir la carga en la unidad z y la salida de calor se ha eliminado virtualmente para proporcionar un entorno de adquisición de imagen increíblemente estable.