ZEISS Elyra 7 mit Lattice SIM

Ihre flexible Plattform für schnelle und schonende superauflösende 3D-Mikroskopie

In der Life Sciences-Forschung müssen feinste Details und subzelluläre Strukturen der Proben erfasst, quantifiziert und verstanden werden. In vielen Fällen wird dabei mit Gewebe, Bakterien, Organoiden, Neuronen, lebenden oder fixierten Zellen und vielen verschiedenen Markern gearbeitet.

Elyra 7 mit Lattice SIM bringt sie weit über die Beugungsgrenze herkömmlicher Mikroskopie hinaus. Ihre Proben können in Superauflösung aufgenommen werden. Schnellste Prozesse in lebenden Proben können untersucht werden – mit großem Sehfeld, in 3D, über lange Zeiträume hinweg und in verschiedenen Farben. Die neue Lattice SIM-Technologie von Elyra 7 hebt die strukturierte Beleuchtungsmikroskopie (SIM) auf ein neues Niveau. Bahnbrechende Lichteffizienz liefert schonende superauflösende Bilder mit unglaublich hoher Geschwindigkeit – mit 255 fps erhalten Sie Ihre Daten schneller als je zuvor.

Mit dem Elyra 7 ist es möglich, Lattice SIM mit Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie (SMLM) für Techniken wie PALM, dSTORM und PAINT zu kombinieren. Sie haben jetzt die freie Auswahl Ihrer Fluoreszenz-Marker bei der Bildgebung mit einer lateralen Auflösung von bis zu 20 nm. Hochleistungslaserlinien ermöglichen eine mühelose Aufnahme Ihrer Probe von grün bis dunkelrot.

Elyra 7 ist sehr flexibel: Sie können eine Fülle an Kontrastverfahren anwenden und diese mit optischen Schnitten kombinieren. Der neue Apotome-Modus ermöglicht Ihnen extrem schnelle optische Schnitte Ihrer 3D-Proben. Und: Elyra 7 arbeitet und interagiert reibungslos mit Ihren ZEISS Rasterelektronenmikroskopen.

Highlights

Lattice SIM – Extrem schnelle und schonende superauflösende Mikroskopie

Mit Lattice SIM können neue mechanistische Details dargestellt und feinste subzelluläre Strukturen in einem großen Sehfeld quantifiziert werden. Mit diesem Durchbruch in der Lichteffizienz wird schnelles und schonendes superauflösendes Imaging lebender Proben machbar. Darüber hinaus zeichnet sich Elyra 7 durch schnelle Bildgebung von 3D-Volumina in exzellenter Z-Auflösung aus. Ob in 2D oder 3D: Durch die Belichtung Ihrer Proben mit geringer Laserintensität werden Lichtschäden minimiert. Und Sie können schnelle zelluläre Prozesse, wie z.B. Vesikeltransport, Membrane Ruffling und Signalübertragung, beobachten.

Lattice SIM: U2OS-Zelle exprimiert einen mEmerald-GFP-markierten endosomalen Transport-Marker (Rab5a) und tdTomato-markierten Golgi und Golgi-assoziierten Transport-Marker.

Optimierte Lokalisierungsmikroskopie

Die Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie (SMLM) ermöglicht Ihnen den Blick in molekulare Mechanismen – das gilt für fixierte, wie für lebende Proben. Sie können Moleküle zählen und Molekül für Molekül nachvollziehen, wie einzelne Proteine innerhalb einer Struktur angeordnet sind. Das SMLM-Modul von Elyra 7 liefert eine molekulare Auflösung in großen 3D-Volumina sowie leistungsstarke Nachbearbeitungsalgorithmen zur Quantifizierung. Mit Hilfe der effizienten Dualkamera-Bildaufnahme und der Hochleistungslaserlinien im gesamten sichtbaren Spektrum, können Sie Fluoreszenzfarbstoffe und -marker für Ihre Experimente frei wählen.

 

Xenopus laevis A6-Zellen (Nieren-Epithelzellen), aufgenommen mit SMLM. Gp120, ein Kernporenkomplex-Protein mit achtfacher Symmetrie wurde mit Alexa Fluor 647 markiert

Mehr Freiheit für Ihre Experimente

Mit Elyra 7 wird es möglich, die besten bildgebenden Verfahren für Ihre Experimente anzuwählen und miteinander zu kombinieren. Wählen Sie die Module, die Sie gerade benötigen (Lattice SIM, SMLM oder eine Kombination aus beiden) und erweitern Sie ihr System zu einem späteren Zeitpunkt. Elyra 7 ist mehr als ein hervorragendes superauflösendes Mikroskop: Es ist Ihre flexible Plattform für die Darstellung lebender Zellen. Die räumliche und zeitliche Auflösung kann perfekt auf Ihre Anwendungen abgestimmt werden. Ein Upgrade auf zusätzlichen Optionen ist jederzeit möglich. Zusätzlich können Sie Ihre Daten mit ergänzenden Bildgebungsmodalitäten vereinen – beispielsweise durch die Nutzung von ZEN Imaging Software und die Arbeitsabläufe der korrelativen Mikroskopie.

ZEISS ZEN Shuttle & Find mit Elyra 7 und GeminiSEM


ZEISS ZEN Shuttle & Find mit Elyra 7 und GeminiSEM

Die Technik dahinter

Lattice SIM

Die lichteffiziente Lattice SIM-Beleuchtung von Elyra 7 bietet Ihnen schnelles Imaging in Superauflösung in noch nie dagewesener Qualität und minimiert außerdem den Einfluss auf die Probe. Optische Schnitte und eine Verdopplung der beugungsbegrenzten Auflösung in 3D (120 nm in xy und 300 nm in z) werden möglich – in optimaler Bildqualität mit einer Auflösung über das ganze sichtbare Spektrum und einem großen Sehfeld. Lattice SIM bietet Ihnen verschiedene Möglichkeiten, die Geschwindigkeit Ihrer Aufnahme zu erhöhen: Beschleunigen Sie Ihre Volumen-Aufnahme um das Dreifache oder erhöhen Sie Ihre 2D-Bildfrequenz auf bis zu 255 fps. Die jeweils mögliche räumliche Auflösung und Bildfrequenz von Elyra 7 lässt sich präzise an Ihre wissenschaftlichen Bedürfnisse anpassen. Lattice SIM ermöglicht es Ihnen schneller Aufnahmen machen als je zuvor – und länger. Und das, ohne Kompromisse bei der Auflösung eingehen zu müssen.

Schnelle Dynamiken festhalten

Mit Lattice SIM können Sie superauflösende Prozesse in noch nie dagewesener Geschwindigkeit beobachten.

Lattice SIM: U2OS-Zelle exprimiert einen mEmerald-GFP-markierten endosomalen Transport-Marker (Rab5a) und tdTomato-markierten Golgi und Golgi-assoziierten Transport-Marker. Das Video wurde mit einer Geschwindigkeit von >200 Bildern pro Sekunde aufgenommen. Mit dieser Geschwindigkeit können auch schnellste Vorgänge dokumentiert werden.

Schonende superauflösende Bildgebung

Reduzieren Sie die Lichtbelastung Ihrer Probe und erfassen Sie dennoch alle Details – in verschiedenen Farben.

Lattice SIM: Tomm20-mEmerald und EB3-tdTomato in einer U2OS-Zelle wurden simultan mit mehr als 1400 Einzelbildern erfasst.

Feinste Details erfassen

Erreichen Sie mit verschiedenen Objektiven eine optimale Auflösung für alle Wellenlängen.

Lattice SIM: Synaptischer Komplex aus Maushoden, Deckglas-Ausstrich. Sycp1 ist mit Alexa Fluor 488 markiert (grün) und Sycp3 ist mit Alexa Fluor 568 markiert (magenta). Probe mit freundlicher Genehmigung von M. Spindler und R. Benavente, Julius-Maximilians-Universität Würzburg.

Wie Lattice SIM funktioniert

In der klassischen strukturierten Beleuchtung wird der Probenbereich mit wechselnder Position und Richtung der Gitterlinien beleuchtet und aufgenommen. Die Gitterstrukturen interferieren mit den Probenstrukturen und erzeugen Moiré-Streifen. Diese enthalten hochfrequente - also hochaufgelöste - Informationen, die als hinabtransformierte niedrige Frequenzen vom optischen System erfasst werden können. Nach der Aufnahme hat das daraus resultierende Bild die doppelte Auflösung in allen drei Dimensionen.

In Lattice SIM wird der Probenbereich mit einer aus Punkten bestehenden Gitterstruktur („Lattice“) anstatt mit Gitterlinien beleuchtet. Diese Gitterstruktur erzeugt einen höheren Kontrast und ist bei der digitalen Bearbeitung robuster. Die Effizienz der Proben ist 2x höher als mit klassischer SIM. Infolgedessen kann mit einer geringeren Lichtbelastung gearbeitet werden.

Sie haben die Wahl, wie Sie diese verbesserte Photoneneffizienz nutzen. Sie können in hoher Bildqualität schneller und mit geringerem Bleichen aufnehmen. Oder Sie wählen die erhöhte Bildqualität mit gleicher Geschwindigkeit und geringem Bleichen. Oder Sie entscheiden sich für eine schonendere Bildgebung mit hoher Geschwindigkeit und Bildqualität. Sie haben die Wahl.

Sehen Sie in dem Video den direkten Vergleich zwischen klassischer SIM und Lattice SIM.

Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie

Die Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie (SMLM) beinhaltet Techniken wie PALM, dSTORM und PAINT. Mit seinen Hochleistungslasern im gesamten sichtbaren Spektrum und der Dualkamera-Bildaufnahme erlaubt Elyra 7 Wissenschaftlern den Zugang zu einer großen Auswahl an Fluoreszenzfarbstoffen und -markern in nahezu jeder erdenklichen Kombination. Elyra 7 ermöglicht eine Quantifizierung mit beständiger Präzision über einem großen Sehfeld und eine bei strukturierter Beleuchtung noch nie dagewesene Eindringtiefe. Es erlaubt 3D-Aufnahmen einer ganzen Zelle mit molekularer Präzision.

Molekulare Strukturen leichter erfassen

SMLM ermöglicht es, die genaue Lage individueller Proteine zu bestimmen.
 

SMLM: Achtfache Symmetrie eines Kernporenkomplexes in einer A6-Zelle.
SMLM: Achtfache Symmetrie eines Kernporenkomplexes in einer A6-Zelle.

Wechselwirkungen zwischen Molekülen genau ermitteln

Identifizieren Sie zwei Kanäle mit molekularer Präzision.
 

SMLM: Alpha-Tubulin wurde mit Alexa 555 und beta-Tubulin mit Alexa 488 markiert.
SMLM: Alpha-Tubulin wurde mit Alexa 555 und beta-Tubulin mit Alexa 488 markiert.

Gewinnen Sie mehr Informationen in drei Dimensionen

Genaue Interpretation molekularer Wechselwirkungen in Z-Richtung.

SMLM: Mit Elyra 7 können Sie eine Z-Tiefe von 1,4 µm mit einer einzigen Bildaufnahme abbilden.
SMLM: Mit Elyra 7 können Sie eine Z-Tiefe von 1,4 µm mit einer einzigen Bildaufnahme abbilden.

Wie SMLM funktioniert

Bei SMLM werden photoschaltbare fluoreszierende Moleküle vereinzelt aktiviert, sodass sich nur eines von vielen innerhalb einer einzelnen Punktverteilungsfunktion (PSF - Point Spread Function) im „Ein“-Zustand befindet. So wird der Massenschwerpunkt mit einer Lokalisierungspräzision bestimmt, die weit über die Ausdehnung der PSF hinausgeht. Sobald das Molekül erfasst worden ist, wird es in seinen „Aus“-Zustand versetzt, zum Beispiel durch Photobleichung. Der Aktivierungs-/Deaktivierungs-Zyklus wird so lange wiederholt, bis alle Moleküle erfasst sind.

Die Lokalisierungen werden in einem neuen Bild dargestellt, um das superaufgelöste Ergebnis zu erstellen. Wenn die Form der PSF für die Z-Position codiert ist, funktioniert die Methode auch in 3D. Sie können damit rechnen, Auflösungen im Bereich von 20 – 30 nm lateral und 50 – 80 nm axial zu erzielen.

Bei Elyra 7 geben Ihnen die leistungsstarken Laserlinien im gesamten sichtbaren Spektrum die Freiheit, die besten Farbstoffe für Ihre Experimente auszuwählen. Außerdem erlaubt Ihnen die Dualkamera-Option mit präziser Synchronisation zwei Markierungen simultan zu erfassen.

Das Grundprinzip der PALM (Photo Activated Localization Microscopy). Bewegen Sie den Schieber, um zu sehen, wie diese Technologie funktioniert.

Der neue Apotome-Modus für superschnelle optische Schnitte

Sie kennen die Herausforderung: Die Bildgebung lebender Zellen mit einem Weitfeldsystem stellt aufgrund der Bildanteile, die aus Probenbereichen unter- und oberhalb des Fokus stammen, immer wieder eine Schwierigkeit dar. Dieser Effekt kann den Kontrast und die Auflösung in Ihren Bildern verringern. Der neue Apotome-Modus von Elyra 7 nutzt jetzt strukturierte Beleuchtung und liefert Ihnen schnelle optische Schnitte mit hohem Kontrast und erhöhter lateraler und axialer Auflösung.

Wie der Apotome-Modus funktioniert

Mit Hilfe eines Gittermusters werden die Fluoreszenz-Signale in der Fokusebene strukturiert beleuchtet und schnell moduliert. Nachdem fünf Bilder mit verschiedenen Gitterpositionen aufgenommen worden sind, kombiniert die ZEN-Imaging-Software diese Einzelbilder zu einem finalen Bild, das nur Informationen der Fokusebene enthält – Ihren optischen Schnitt. Der neue Apotome-Modus ermöglicht es Ihnen nun, eine schnelle und schonende Bildgebung von lebenden Zellen mit hohem Kontrast und hoher Auflösung durchzuführen.

Oder Sie können die neue Geschwindigkeit bei der Aufnahme optischer Schnitte dazu verwenden, Ihre Produktivität bei der Bildaufnahme großer Probenbereiche oder großer Volumina zu erhöhen.

Penicillin Autofluoreszenz. Der Apotome-Modus ermöglichte die Aufnahme eines Volumens von 90 × 90 × 50 µm mit 422 Z-Ebenen.

COS-7-Zellen. Projektion von 66 Schnitten mit maximaler Intensität.

COS-7-Zellen. Projektion von 66 Schnitten mit maximaler Intensität.
Mikrotubuli markiert mit Alexa 488 (grün) und Aktin markiert mit Alexa 568 (rot). Der Apotome-Modus ermöglichte die simultane zweifarbige Aufnahme.

Anwendungsbeispiele

Lattice SIM: Beobachten Sie zelluläre Prozesse über lange Zeiträume hinweg ohne Ihre Probe zu belasten. U2OS-Zelle exprimiert einen mEmerald-GFP-markierten endosomalen Transport-Marker (Rab5a) und tdTomato-markierter Golgi und Golgi-assoziierter Transport-Marker. Simultane zweifarbige Aufnahme über einen Zeitraum von 30 Minuten.

Lattice SIM: Nutzen Sie hochauflösende Details für ganze Zellen. Cos7-Zelle exprimiert EB3-tdTomato. Probe mit freundlicher Genehmigung von M. Sauer, Julius-Maximilians-Universität Würzburg.

Lattice SIM: 3D-Volumen-Aufnahme eines Thy1-GFP-Neurons in einem Mäuse-Hirnschnitt. Ein ~20 µm-Z-Stapel wurde innerhalb des Gewebeschnitts aufgenommen. Probe mit freundlicher Genehmigung von Prof. Jochen Herms, DZNE, München.

Lattice SIM: Erfassen Sie schnelle Dynamik ohne Photobleichung. U2OS-Zelle exprimiert Lifeact-9 (markiert Aktin) and EB3-mEmerald-GFP (markiert die wachsenden Enden der Mikrotubuli). Sequenz von 100 Bildern, die simultan in 2 Farben aufgenommen wurden. Die Bewegungen von EB3 und Lifeact können über mehrere Minuten hinweg ohne bemerkbares Fluoreszenz-Bleichen verfolgt werden.

Weitfeldaufnahme
Lattice SIM Aufnahme

Lattice SIM: Feinste Details werden sichtbar. Aktin mit Phalloidin markiert. Weitfeldaufnahme (links) und Lattice SIM-Aufnahme (rechts) zeigen die zweifache Auflösungsverbesserung der Lattice SIM.

Lattice SIM: 3D-Aufnahme von Mikrotubuli, Tiefenkodierung.

Lattice SIM: 3D-Aufnahme von Mikrotubuli, Tiefenkodierung.

Lattice SIM: Beobachten Sie zelluläre Prozesse über lange Zeiträume hinweg ohne Ihre Probe zu belasten. U2OS-Zelle exprimiert einen mEmerald-GFP-markierten endosomalen Transport-Marker (Rab5a) und tdTomato-markierter Golgi und Golgi-assoziierter Transport-Marker. Simultane zweifarbige Aufnahme über einen Zeitraum von 30 Minuten.

Lattice SIM: Nutzen Sie hochauflösende Details für ganze Zellen. Cos7-Zelle exprimiert EB3-tdTomato. Probe mit freundlicher Genehmigung von M. Sauer, Julius-Maximilians-Universität Würzburg.

SMLM: 3D-PAINT-Aufnahme von Mitochondrien-Membranen in BSC1 (Nieren-Epithelzellen).

SMLM: 3D-PAINT-Aufnahme von Mitochondrien-Membranen in BSC1 (Nieren-Epithelzellen). Das Außenmembranprotein TOM 20 wurde mit Ultivue markiert – I2-650 Imaging-Strang. Weitfeldaufnahme.

 

SMLM: 3D-PAINT-Aufnahme von Mitochondrien-Membranen in BSC1 (Nieren-Epithelzellen).

SMLM: 3D-PAINT-Aufnahme von Mitochondrien-Membranen in BSC1 (Nieren-Epithelzellen). Das Außenmembranprotein TOM 20 wurde mit Ultivue markiert – I2-650 Imaging-Strang. 3D-PAINT-Aufnahme, Tiefenkodierung.

SMLM: 3D-PAINT-Aufnahme von Mitochondrien-Membranen in BSC1 (Nieren-Epithelzellen). Das Außenmembranprotein TOM 20 wurde mit Ultivue markiert – I2-650 Imaging-Strang. Einzelne Z-Ebene zeigt eine Mitochondrien-Membranstruktur

Downloads

ZEISS Elyra 7

Your Flexible Platform with Lattice SIM for Fast and Gentle 3D Superresolution

20 Pages
Filesize: 6,587 kB

Introducing Lattice SIM for ZEISS Elyra 7

Structured Illumination Microscopy with a 3D Lattice for Live Cell Imaging

8 Pages
Filesize: 1,249 kB