Foco em Super-resolução

A Nikon Instruments Europe BV e todas as suas subsidiárias Europeias estão a monitorizar de perto a situação com a COVID-19 (coronavirus) e a seguir todas as normas indicadas pelas autoridades de saúde locais. Saiba mais sobre as medidas que implementamos.

 

A Nikon está focada em fornecer tecnologias para melhoria da resolução adequadas a uma variedade de aplicações.

Por centenas de anos, a microscopia ótica foi relegada ao regime de difração limitada, incapaz de resolver detalhes menores que aproximadamente 200 nm (em XY) e 500 nm (em Z).  Esse limite foi quebrado, gerando uma série de técnicas e culminando com o Prêmio Nobel de Química de 2014 concedido a pioneiros em microscopia de super-resolução.  Podemos agora fazer uma imagem com o dobro da resolução anterior com microscopia de iluminação estruturada (SIM) e resolução 10x maior com Microscopia de Reconstrução Ótica Estocástica (STORM).  A resolução aprimorada está sendo extraída de instrumentos como o confocal usando valores de pinhole com tamanho de uma unidade de disco de difração (Airy Unit) e métodos de deconvolução.  A Nikon orgulha-se em trazer para o mercado uma série de diferentes tecnologias de super-resolução e está focada em superar os muitos desafios únicos, para a sua adoção bem-sucedida, em sistemas experimentais difíceis.

Microscopia de Iluminação Estruturada (SIM)

Uma tecnologia de super-resolução fácil de usar e facilmente aplicada a uma variedade de tipos de amostras.

Microscopia de iluminação estruturada de super-resolução (SIM) é uma técnica de imagem revolucionária para duplicar a resolução de um microscópio ótico comum em 3D. A iluminação estruturada é executada com interferência do feixe no plano da amostra, produzindo um padrão de difração-limitada e sinusoidal de faixas claro-escuras. A frequência espacial única presente no padrão se mistura com as várias frequências espaciais que compõem a estrutura da amostra. Em suma, frequências espaciais geralmente fora do alcance da capacidade de resolução do microscópio podem ser artificialmente moduladas através da mistura de frequências, permitindo sua detecção indireta e subsequente restauração no pós-processamento. O SIM pode fornecer uma melhoria de até 2x em relação à resolução ótica de um microscópio ótico comum em x, y e z.

  • O novo sistema N-SIM S da Nikon usa um modulador de luz espacial (SLM) para geração de padrões, desbloqueando taxas de aquisição de até 15 quadros por segundo. O aumento na taxa de aquisição é especialmente útil para imagens de células vivas, mas também reduz o tempo necessário para adquirir imagens ao longo do eixo Z e outras dimensões. O N-SIM S é capaz de criar imagens multicoloridas simultâneas ou sequenciais, 3D-SIM, 2D-SIM e 2D TIRF SIM com uma variedade de objetivas e meios de imersão.
  • O sistema N-SIM E é uma implementação de valor do sistema N-SIM original , fornecendo imagens 3D-SIM com 3 comprimentos de onda de laser usando uma única grade de difração.
  • Aprenda sobre imagens de luz refletida de nano partículas com o N-SIM em nossa nota de aplicação.

Microscopia de Reconstrução Ótica Estocástica (STORM)

Uma poderosa técnica de super-resolução para impulsionar a melhoria da resolução óptica até seus limites.

A Microscopia de Reconstrução Ótica Estocástica (STORM) e técnicas semelhantes exploram o conceito de localização de molécula única para melhorar a resolução ótica em cerca de um fator de 10 em comparação com imagens de campo amplo. Existe uma variedade de técnicas fotoquímicas para “desligar” a maioria dos fluoróforos que rotulam uma dada amostra. Ao “ligar” um pequeno número de fluoróforos por vez, eventos de emissão única podem ser facilmente identificados, e sua posição central é estatisticamente ajustada a um volume tridimensional de sub-difração. Os usuários podem esperar uma resolução de cerca de 20 nm em XY e 70 nm em Z. Observe que o STORM é implementado em conjunto com preparações de amostras especializadas e tampões específicos para induzir a a ativação/desativação dos marcadores .

  • O sistema N-STORM 5.0 da Nikon apresenta uma rotina proprietária de aquisição ao longo do eixo Z baseada em nosso sistema de foco perfeito (PFS ) o qual permite aos usuários obter imagens com 5+ μm de profundidade na amostra e com iluminação variável TIRF / oblíqua.
  • A nova lente de imersão de silicone 100x da Nikon (NA = 1.35) foi projetada para experimentos de STORM com células vivas e outras moléculas únicas para garantir uma correção superior da aberração esférica em meio aquoso. Também é ideal para imagens de amostras mais espessas e amostras vivas usando N-SIM S.
  • O N-STORM 5.0 é compatível com outras técnicas de microscopia de localização. Clique para aprender sobre a realização de experimentos de pintura de DNA com o N-STORM.

Deconvolução para Resolução Aprimorada (ER) de Dados Confocais

O módulo ER para microscópios confocais do modelo Nikon A1 permite a obtenção de imagens com resolução aprimorada.

Embora seja sabido há muito tempo que a análise de deconvolução pode ser usada para melhorar a relação sinal-ruído e a resolução ótica da microscopia confocal, só recentemente tornou-se prático fazê-lo rotineiramente. Anos atrás, a deconvolução de conjuntos de dados de tamanho modesto exigia processamento durante a noite, impedindo o uso generalizado por não especialistas. Computadores modernos, algoritmos aprimorados e aceleração de GPU diminuíram bastante o tempo necessário para realizar a deconvolução, tornando-a uma adição simples a praticamente qualquer fluxo de trabalho de imagem. O módulo de software de resolução aprimorada (ER) da Nikon, fornece algoritmos de deconvolução projetados para dados confocais e uso de modelos especializados de função de difusão de ponto (PSF) para os objetivas da série CFI da Nikon. Clique para fazer o download do nosso E-Book de Ciências em microscopia confocal e de super-resolução e saiba mais!

Objetivas com colar de correção automática

Novas objetivas incluem o alinhamento automatizado do colar de correção, essencial para corrigir aberrações esféricas em experimentos de super-resolução sensíveis.

A aberração esférica é uma das aberrações óticas mais comuns que limitam o desempenho de microscopias de alta resolução. Muitas objetivas incluem um colar de correção para corrigir essa aberração, causada por variações na espessura do vidro da lamínula e o índice de refração do meio da amostra. No entanto, o ajuste do colar de correção pode ser tedioso de se executar (especialmente para amostras múltiplas) e a posição ideal é difícil de identificar com confiança. A série de objetivas com colar de correção automática (ACC) da Nikon, para microscopia de super-resolução, garante o mais alto grau de correção de aberração esférica para sua amostra em combinação com uma rotina de ajuste automatizado no software NIS-Elements. As objetivas com colar de correção automático podem ser usadas para maximizar o desempenho da resolução de qualquer sistema, com versões disponíveis para nossas objetivas 100x HP Apo TIRF a óleo, 100x SR Apo TIRF óleo e 60x SR Plan Apo de imersão em água.

Estabilidade excepcional para super-resolução

O microscópio invertido motorizado Eclipse Ti2-E, com sistema de foco perfeito, é uma plataforma otimizada para imagens de super-resolução.

Perceber o benefício total da super-resolução não é possível sem garantir a máxima estabilidade do sistema. Um pequeno grau de desvio focal, normalmente impercetível com técnicas tradicionais, pode ser suficiente para comprometer a coleta de dados de super-resolução. A plataforma de microscópio de pesquisa invertida Ti2-E possui um novo mecanismo de foco Z que elimina o desvio XY para fornecer uma plataforma ultra estável para aplicações exigentes. O Ti2-E também incorpora a última geração do sistema de foco perfeito (PFS4) da Nikon, que é a tecnologia de travamento de foco líder do setor. Utilizando um codificador linear e um mecanismo de feedback de alta velocidade, o PFS4 corrige desvios de foco causados por mudanças de temperatura e vibrações mecânicas. O novo design modular do PFS4 separa a parte do detector do porta-objetivas para reduzir a carga no acionamento da movimentação em z e a saída de calor foi virtualmente eliminada para fornecer um ambiente de imagem incrivelmente estável.