Focus On super risoluzione

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Il focus della Nikon è di offrire tecnologie di miglioramento della risoluzione adeguate a una varietà di applicazioni.

Per centinaia di anni la microscopia ottica è stata relegata al regime limitato dalla diffrazione, incapace di risolvere dettagli più piccoli di circa 200 nm (in XY) e 500 nm (in Z).  Questo limite è stato poi infranto, con la generazione di una serie di tecniche e culminando con il Premio Nobel per la Chimica 2014 assegnato ai pionieri della microscopia a super risoluzione.  Ora con la microscopia a illuminazione strutturata (SIM) è possibile ottenere un'immagine con una risoluzione di due volte maggiore la precedente, e con la microscopia a ricostruzione ottica stocastica (STORM) una risoluzione circa 10 volte maggiore.  La risoluzione migliorata viene persino estratta dagli strumenti confocali usando valori pinhole di Unità sub-Airy e deconvoluzione.  Nikon è orgogliosa di introdurre sul mercato una serie di diverse tecnologie di super risoluzione e si concentra sul superamento delle numerose sfide uniche per il loro impiego di successo in sistemi sperimentali difficili.

Microscopia di illuminazione strutturata (SIM)

Una tecnologia di super risoluzione facile da usare facilmente applicabile a una varietà di tipi di campioni.

La microscopia di illuminazione strutturata Super-risoluzione (SIM) è una tecnica di imaging rivoluzionaria per raddoppiare la risoluzione di un microscopio a campo ampio in 3D. L'illuminazione strutturata viene eseguita con interferenza tra fasci sul piano del campione, producendo un modello sinusoidale di strisce chiare-scure e limitato da diffrazione. La singola frequenza spaziale presente nel modello si mescola con le varie frequenze spaziali che comprendono la struttura del campione. In breve, le frequenze spaziali solitamente al di fuori del passabanda del microscopio possono essere artificialmente down-modulate tramite la miscelazione di frequenza, consentendo la loro rilevazione indiretta e il successivo ripristino in post-produzione. La SIM può fornire un miglioramento fino a 2x rispetto alla risoluzione ottica di un tipico microscopio a campo ampio in x, y e z.

  • Il nuovo sistema N-SIM S di Nikon utilizza un modulatore di luce spaziale (SLM) per generare pattern, sbloccando velocità di acquisizione fino a 15 fotogrammi al secondo. L'aumento del tasso di acquisizione è particolarmente utile per l'imaging di cellule vive, ma riduce anche il tempo necessario per l'acquisizione di z-stack e altre dimensioni. N-SIM S è in grado di acquisire immagini multicolori simultanee o sequenziali, 3D-SIM, 2D-SIM e 2D TIRF con una varietà di obiettivi e tipi di immersione.
  • Il sistema N-SIM E è un'implementazione di valore del sistema N-SIM originale, che fornisce immagini 3D-SIM con 3 lunghezze d'onda laser utilizzando un unico reticolo di diffrazione.
  • Scopri l’imaging a luce riflessa delle nanoparticelle con N-SIM nella nostra nota applicativa.

Microscopia a ricostruzione ottica stocastica (STORM)

Una potente tecnica di super risoluzione per spingere il miglioramento della risoluzione ottica ai suoi limiti.

La microscopia a ricostruzione ottica stocastica (STORM) e tecniche simili sfruttano il concetto di localizzazione di singole molecole per migliorare la risoluzione ottica di circa un fattore 10 rispetto all'immagine a campo ampio. Esistono diverse tecniche fotochimiche per "spegnere" la maggior parte dei fluorofori che marcano un dato campione. "Accendendo" un piccolo numero di fluorofori alla volta, gli eventi a singola emissione possono essere facilmente identificati e la loro posizione centrale è adattata statisticamente a un voxel limitato di sub-diffrazione. Gli utenti possono aspettarsi una risoluzione di circa 20 nm in XY e 70 nm in Z. Si noti che la STORM è implementata in combinazione con preparazioni di campioni specializzate e sistemi tampone per indurre il cambio .

  • Il sistema N-STORM 5.0 di Nikon presenta una routine di z-stacking registrata basata sul nostro Perfect Focus System (PFS) che consente agli utenti di visualizzare immagini con profondità di 5+μm nel campione e con illuminazione TIRF/obliqua variabile.
  • La nuova lente di immersione in silicone 100x di Nikon (NA = 1,35) è progettata per STORM di cellule vive e altri esperimenti di imaging di singole molecole per realizzare una correzione dell'aberrazione sferica superiore in mezzo acquoso. Ideale anche per l'imaging di campioni più spessi e campioni vivi utilizzando N-SIM S.
  • N-STORM 5.0 è compatibile con altre tecniche di microscopia di localizzazione. Cliccate per imparare come eseguire esperimenti DNA-PAINT con N-STORM

Deconvoluzione per risoluzione avanzata (ER) di dati confocali

Il modulo ER per microscopi confocali modello Nikon A1 consente l'imaging a quasi super risoluzione.

Mentre è noto da tempo che l'analisi di deconvoluzione può essere utilizzata per migliorare il rapporto segnale/rumore e la risoluzione ottica dei dati di microscopia confocale, solo recentemente è diventato pratico farlo in modo routinario. Anni fa la deconvoluzione di dataset di dimensioni anche modeste richiedeva lunghe elaborazioni notturne, precludendone l'uso diffuso per non specialisti. I computer moderni, gli algoritmi migliorati e l'accelerazione GPU hanno notevolmente ridotto il tempo necessario per eseguire la deconvoluzione, rendendolo una semplice aggiunta a quasi tutti i flussi di lavoro di imaging. Il modulo software di risoluzione avanzata (ER) di Nikon fornisce algoritmi di deconvoluzione progettati per dati confocali point-scanning e utilizzando modelli specializzati per la funzione point-spread (PSF) per gli obiettivi della serie CFI di Nikon. Clicca per scaricare il nostro Science E-Book su microscopia confocale e super-risoluzione e saperne di più!

Obiettivi con collare di correzione automatica

I nuovi obiettivi presentano un allineamento automatico del collare di correzione, essenziale per correggere le aberrazioni sferiche in esperimenti sensibili a super-risoluzione.

L'aberrazione sferica è una delle aberrazioni ottiche più comuni che limitano le prestazioni delle microscopie ad alta risoluzione. Molti obiettivi includono un collare di correzione per correggere l'aberrazione sferica causata da variazioni dello spessore del vetro di copertura e dell'indice di rifrazione del mezzo del campione. Tuttavia, l'aggiustamento del collare di correzione può essere noioso da eseguire (specialmente per più campioni) e la posizione ottimale difficile da identificare con certezza. La serie di obiettivi Nikon Auto-Correction Collar (ACC) per la microscopia a super risoluzione garantisce il più alto grado di correzione dell'aberrazione sferica per il campione in combinazione con una routine di regolazione automatica nel software NIS-Elements. Gli obiettivi ACC possono essere utilizzati per massimizzare le prestazioni di risoluzione di qualsiasi sistema, con versioni disponibili per il nostro 100x HP Apo TIRF Oil, 100X SR Apo TIRF Oil e 60x SR Plan Apo obiettivi per immersione in acqua.

Stabilità eccezionale per la super risoluzione

Il microscopio invertito motorizzato Eclipse Ti2-E, dotato di Perfect Focus, è una piattaforma ottimizzata per l'imaging ad alta risoluzione.

Realizzare il massimo beneficio della super risoluzione non è possibile senza garantire la massima stabilità del sistema. Un piccolo grado di deriva focale, normalmente impercettibile con le tecniche tradizionali, potrebbe essere sufficiente a compromettere la raccolta dei dati a super-risoluzione. La piattaforma per microscopio di ricerca invertito Ti2-E presenta un meccanismo di messa a fuoco Z completamente nuovo cam-based che elimina la deriva XY per fornire una piattaforma ultra stabile per applicazioni esigenti. Ti2-E incorpora anche l'ultima generazione di Perfect Focus System (PFS4) di Nikon, che è la tecnologia leader per la messa a fuoco automatica. Utilizzando un encoder lineare e un meccanismo di feedback ad alta velocità, PFS4 corregge le derive di messa a fuoco causate da variazioni di temperatura e vibrazioni meccaniche. Il nuovo design modulare di PFS4 separa la porzione del rilevatore dal portaobiettivi per ridurre il carico sull'unità z e l'uscita di calore è stata praticamente eliminata per fornire un ambiente di imaging incredibilmente stabile.