LSM Lightfield 4D

Das Leben ist ständig in Bewegung. Viele neuronale und physiologische Prozesse laufen in sehr hoher Geschwindigkeit ab. Ihre räumliche und zeitliche Dynamik lässt sich daher oft nur schwer genau erfassen. Die bisherigen Technologien sind zwar schneller geworden, doch die Aufnahmezeit steigt immer noch mit dem Probenvolumen. Schnelle Prozesse wie neuronale Aktivität oder Herzschläge verlangen daher Abstriche, entweder bei den volumetrischen Informationen oder bei der Bildfrequenz. Mit Lightfield 4D müssen Sie keine Kompromisse mehr eingehen, denn damit erfassen Sie 80 Volumina pro Sekunde ohne Zeitverzögerung in 3D. So verfolgen Sie die neuronale Aktivität in Zebrafischhirnen, die Gewebebewegung in sich entwickelnden Drosophila-Embryonen und bewegliche Strukturen in C. elegans-Larven. Das einzigartige Ein-Volumen-pro-Knopfdruck-Imaging sorgt dafür, dass keine entscheidenden Vorgänge mehr versäumt oder verzerrt werden. Endlich ist die Verfolgung von Partikeln in ganzen Volumina in hoher Zeitauflösung möglich. Starten Sie Ihre Experimente im Handumdrehen – auf Ihrem Konfokalmikroskop und ohne Änderungen an der Probenpräparation.

Die Erfassung von 3D-Informationen zu Lebendproben war schon immer eine Herausforderung, insbesondere bei großen Probenvolumina. Für optische Schnitte müssen Einzelbilder sequenziell aufgenommen und zu einem Z-Stapel zusammengeführt werden. Jeder Schnitt ist mit einer Lichtbelastung verbunden, die nicht ausschließlich auf die Beleuchtungsebene begrenzt ist und sich innerhalb des Volumens schnell zu einer schädlichen Menge addiert. Bei Lightfield 4D ist das anders: Ein kompletter Z-Stapel wird mit nur einer einzigen Belichtung aufgenommen, wodurch die Lichtbelastung und die phototoxischen Effekte auf ein Minimum reduziert werden. Lebendproben lassen sich über längere Zeiträume hinweg mit hoher zeitlicher Dichte abbilden. Dank dieser Kombination aus hervorragender 3D-Imaging-Geschwindigkeit und äußerster Schonung verfolgen Sie die Probe mehrfarbig über längere Zeit, ohne die aufgenommene Lebensaktivität zu beeinflussen. Sie beobachten Entwicklungsprozesse, Zellmigration, Vesikelbewegungen und andere Veränderungen in Geweben und Organismen, die mehrere Stunden oder sogar Tage dauern, und erzielen dabei doch die nötige zeitliche Auflösung für das Verständnis der Dynamik.

In der Regel ist die Aufnahmezeit bei großen Volumina der kritische Faktor, der den Durchsatz beim Imaging begrenzt. Die Aufnahme eines großen Volumens per Knopfdruck beschleunigt Ihre Experimente um das Vielfache. Die unvergleichliche Geschwindigkeit, mit der Lightfield 4D mehrfarbige Volumina erfasst, erhöht die Produktivität in Experimenten auf vielfältige Weise: In jeder Sitzung können Sie mehr Proben als je zuvor abbilden und analysieren – und damit sofort die Experimentstatistik verbessern. Vergleichen Sie mehrere verschiedene Probenkohorten von Wildtyp- und genetisch modifizierten Phänotypen oder auch Proben mit unterschiedlichen medikamentösen Behandlungen. Statt vieler Stunden müssen Sie nur noch Minuten aufbringen, um die nötigen Daten zu erfassen. Damit erhalten Sie mehr Zeit für die erweiterte Analyse und Untersuchung Ihrer Datensätze.

Laser-Scanning-Mikroskope (LSM) haben sich als äußerst vielseitigste Mikroskopiesysteme bewährt. Sie vereinen Superauflösung und spektrales Imaging mit hochqualitativen optischen Schnitten großer Proben, wobei zusätzliche Fluoreszenzdaten und Messungen der Molekulardynamik eingebunden werden können. Diese bemerkenswerte Flexibilität zusammen mit dem schonenden, instantanen Volumen-Imaging von Lightfield 4D hebt Ihre Experimente auf die nächste Ebene:

• Sie überwachen die neuronale Aktivität in 3D mit hoher Geschwindigkeit, ergänzt durch die von Airyscan erfassten superaufgelösten strukturellen Details.
• Sie verfolgen die Makrophagenbewegung in einem Wundheilungsexperiment und erweitern Ihre Untersuchung mit hochauflösenden Details des Wundbereichs.
• Sie nutzen die Photomanipulationsfunktionen des LSM in Bleich-, Photoaktivierungs-, Photokonvertierungs- oder Ablationsexperimenten, gefolgt vom schonenden Volumen-Imaging.
• Und das alles auf demselben Mikroskop im Rahmen desselben Experiments, ohne die Probe auch nur einmal bewegen zu müssen.

Um die Essenz von biologischen Prozessen getreu zu erfassen, muss das Imaging in 4D erfolgen, denn sowohl das Volumen als auch die Zeit sind bei der Untersuchung lebender Systeme von entscheidender Bedeutung. Dieses Konzept an sich ist nicht neu; in den vergangenen Jahrzehnten wurden zahlreiche optische Schnitttechniken entwickelt, die genau diese Anforderung erfüllen sollten. Diese Methoden beruhen jedoch in aller Regel auf sequentiellen Bildaufnahmen, die zu Z-Stapel-Bildern zusammengeführt werden. Die dadurch entstehenden Zeitunterschiede begrenzen die Imaging-Geschwindigkeit und die räumliche und zeitliche Genauigkeit der aufgenommenen Daten immens.

Lightfield 4D bietet hier eine einzigartige Lösung, die ein vollständiges Volumen zu einem genauen Zeitpunkt und ohne jede Zeitverzögerung abbildet. Statt einzelne 2D-Bilder zu verschiedenen Zeitpunkten aufzunehmen, erzeugt ein zwischen Objektiv und Kamera angeordnetes Mikrolinsen-Array 37 Einzelbilder, in denen alle 3D-Informationen zum selben Zeitpunkt erfasst werden. Jede einzelne dieser Ansichten liefert sowohl zeitliche Informationen als auch Winkelinformationen, die die Grundlage für die Erstellung eines Z-Stapels durch dekonvolutionsbasierte Verarbeitung bilden. Damit ist Lightfield 4D in der Lage, bis zu 80 Volumen-Z-Stapel pro Sekunde zu erzeugen.