Adquisición de imágenes de organoide y órgano en chip

Durante muchos años, las células cultivadas in vitro han servido como sistemas modelo para innumerables aplicaciones de investigación. Las células cultivadas se mantienen en suspensión o adheridas a la superficie de un recipiente. Sin embargo, la fisiología de las células aisladas es muy diferente de la de los tejidos u organismos completos. Por esta razón, varios sistemas de cultivo celular en 3D están ganando popularidad rápidamente, incluidos organoides, órganos en chip, esferoides y más. Los órganos en chip son modelos de detección de drogas particularmente prometedores, ya que pueden recapitular funciones clave del órgano/tejido de interés en un sistema más estandarizado. Los órganos en chip, y los organoides en general, a menudo permiten el uso de múltiples tipos de células en su organización.

Productos para la adquisición de imágenes de Organoides y Organo-en-chip

Pila de imágenes 3D de un modelo de angiogénesis cultivado con el sistema OrganoPlate® (MIMETAS).

La serie de microscopía confocal AX / AX R recientemente presentada por Nikon es aplicable a la obtención de imágenes de cultivos celulares en 3D. La utilidad del AX / AX R se mejora gracias al nuevo módulo de software Autosignal.ai basado en inteligencia artificial (IA); los ajustes confocales óptimos (p. ej., potencia del láser, ganancia) se identifican automáticamente en segundos. Estos sistemas confocales proporcionan de manera única un gran campo de visión (FOV) de 25 mm junto con un escaneo de resolución de 8192 x 8192 píxeles, que puede ser útil para obtener imágenes de muestras grandes como organoides a resolución completa y sin adquisición de mosaicos. Las imágenes en vivo se benefician del escáner resonante de alta velocidad que se incluye en el modelo AX R, que permite imágenes rápidas con una resolución de hasta 2048 x 2048 píxeles en todo el FOV de 25 mm.

El sistema confocal de barrido de campo CSU-W1 de Yokogawa también es adecuado para obtener imágenes de varios tipos de cultivos celulares en 3D. Si bien los sistemas de discos giratorios como el CSU-W1 tienen una profundidad de imagen más limitada que los sistemas de barrido por puntos, el CSU-W1 incorpora un espaciado de diafragmas extra ancho para aumentar la profundidad de imagen en comparación con otros modelos confocales de barrido de campo al reducir la diafonía de diafragmas. El CSU-W1 también cuenta con un gran campo de visión de ~22,5 mm y una opción para un disco giratorio con orificios de 25 μm de diámetro, lo que permite obtener imágenes con objetivos de menor aumento y mayor FOV mientras se mantiene mejor la confocalidad.

●: Incluido, ⚬: Opcional

Adaptadores de muestra disponibles	AX / AX R	CSU-W1
	AX / AX R Sistema Confocal	CSU-W1 Confocal de Barrido de campo
Límite de profundidad de imagen relativa	~100 – 500 μm	~50 – 100 μm
Tipo de detector	Fotodetectores de un solo elemento basados en álcalis múltiples y GaAsP	Cámaras sCMOS y EM-CCD
Campo de visión	25 mm	~22.5 mm
Chips Emulate	yes	yes
Emulate PODs	yes	yes
Organoplacas Mimetas	yes	yes
Chips de biotecnología AIM	yes	yes
Chips Nortis	yes	yes
Chips Tissuse	yes	yes

Discusión sobre la adquisición de imágenes de organoide y órgano-en -chip

Esta imagen es de la capa funcional en un chip de riñón Emulate (células epiteliales del túbulo proximal). Fue tomada con el objetivo Nikon CFI S Plan Fluor LWD 20XC. Las ventajas del objetivo para este sistema específico incluyen la larga distancia focal, el collar de corrección, el gran campo de visión y la NA alta de 0,70. Sin estas características, es difícil obtener una imagen completa del chip en alta resolución. Este conjunto de datos cubre todos los canales inferior y superior del chip para brindar una vista completa de todo el sistema microfisiológico.

Selección de una lente de objetivo para la captura de imágenes de organoides y chips de órganos

Como se comentó, el principal desafío de captura de imagen que presentan los organoides y otros modelos de cultivo celular en 3D es su grosor. Una célula adherente típica tiene un grosor de aproximadamente 5 μm y puede adherirse directamente a una superficie de vidrio de calidad óptica para la observación con objetivos de inmersión en aceite de alta apertura numérica (NA). Los modelos de cultivo 3D son significativamente más difíciles de visualizar, ya que pueden tener decenas o cientos de μm de grosor y no siempre están directamente unidos a una superficie óptica de alta calidad.

Una de las selecciones de hardware más importantes es la lente del objetivo. Los objetivos de inmersión en aceite de NA alta pueden carecer de la distancia focal necesaria y/o coincidir mal con el índice de refracción de las muestras biológicas 3D (lo que da como resultado aberraciones ópticas). Para abordar este problema, Nikon ha presentado su serie de lentes de objetivo de inmersión en silicona, que brindan una NA alta, distancias focales más largas y una coincidencia mejorada del índice de refracción a través de la inmersión en silicona. Nikon también fabrica objetivos de inmersión en agua, que proporcionan beneficios similares a los objetivos de inmersión de silicona. Para obtener más detalles, consulte nuestra serie de objetivos CFI Apochromat Lambda S.

Muchos chips de órganos y otros sistemas de cultivo requieren el uso de un plástico de paredes gruesas entre el objetivo y la muestra. En este caso, estamos orgullosos de ofrecer la serie de objetivos S Plan Fluor LWD. Esta serie cuenta con el CFI S Plan Fluor 20XC, que se puede corregir para un espesor de recipiente de hasta 1,8 mm y al mismo tiempo proporciona una larga distancia focal de 1,3 a 2,3 mm y una NA muy alta para esta clase de 0,70.

El espacio del laboratorio de bioimágenes de Nikon

Servicios de captura de imágenes por contrato de Nikon para organoides y órganos en un chip

Los laboratorios de bioimagen de Nikon (NBIL) brindan servicios de investigación por contrato a las comunidades de biotecnología e investigación, incluidos servicios remotos* para clientes ubicados fuera de su área local. Actualmente, hay ubicaciones de NBIL en Boston, MA, EE. UU., Leiden, Países Bajos y Shonan, Japón. Estos laboratorios tienen una experiencia considerable en la llevar a cabo microscopía confocal de organoides y otros sistemas de cultivo de células en 3D, incluidos varios modelos de órganos en un chip producidos comercialmente.

Los NBIL no solo son capaces de adquirir datos, sino que sus capacidades de servicio completo también se extienden al diseño de ensayos, desarrollo de ensayos, validación de ensayos, cultivo celular, preparación de muestras y análisis de datos. Todo el trabajo se cobra simplemente por hora para garantizar la accesibilidad para todo tipo de clientes. Si desea obtener más información y ver si los servicios de NBIL son adecuados para usted, no dude en comunicarse con nosotros para programar una consulta gratuita.

* El servicio puede variar dependiendo de la instalación. Comuníquese con el laboratorio de bioimágenes de Nikon cerca de su ubicación para obtener más detalles.

Glosario

Adaptadores de muestra disponibles: Esta es una lista de fabricantes para los que Nikon fabrica adaptadores de platina compatibles para aceptar sus productos en nuestra platina motorizada de microscopio invertido Ti2.
Campo de visión: El campo de visión del sistema, también denominado número de campo, es el diámetro del área de imagen con un aumento nominal de 1X.
Límite de profundidad de imagen relativa: Esto indica el rango de profundidad Z (axial) aproximado dentro del cual el sistema indicado puede producir imágenes con suficiente calidad de seccionamiento óptico y relación señal/ruido. Este valor puede ser bastante variable y depende en gran medida de las propiedades ópticas de la muestra y el recipiente, así como de la tinción.
Tipo de detector: Los sistemas confocales de barrido de puntos utilizan fotodetectores de un solo elemento, ya que la señal se detecta de manera puntual. Los sistemas confocales de barrido de campo recopilan datos de múltiples puntos en paralelo utilizando un detector basado en matriz (cámara).