ZEISS Lattice SIM 5
Live Imaging mit homogener Superauflösung in allen räumlichen Dimensionen
ZEISS Lattice SIM 5 wurde für die Aufnahme subzellulärer Strukturen und Dynamiken optimiert. Auf der Basis der Lattice-SIM-Technologie und des SIM² Bildrekonstruktionsalgorithmus liefert ZEISS Lattice SIM 5 sowohl bei Lebendproben als auch bei fixierten Zellen Bilder in herausragender Superauflösung bis 60 nm. Zusätzlich dazu können Sie mit dem SIM Apotome Bildgebungsmodus und einem Objektiv mit niedriger Vergrößerung in kürzester Zeit Übersichtsbilder Ihrer Probe erstellen, bevor Sie in Superauflösung in die Details zoomen.
Abbildung dynamischer Prozesse und kleinster subzellulärer Strukturen
Mit der ZEISS Lattice SIM Beleuchtungsstruktur und dem SIM² Bildrekonstruktionsalgorithmus erreicht ZEISS Lattice SIM 5 neue Dimensionen in der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie (structured illumination microscopy, SIM). So erzielen Sie stets bestmögliche Ergebnisse – selbst dann, wenn Sie zum Schutz Ihrer Lebendproben mit schwächerer Belichtung arbeiten. Profitieren Sie von der Verdoppelung der herkömmlichen SIM-Auflösung und machen Sie so selbst feinste Strukturen auf subzellulärer Ebene bis zu Abständen von gerade einmal 60 nm sichtbar. Die lichteffiziente Lattice-SIM-Technologie ermöglicht das überaus schonende Imaging lebender und fixierter Proben. Dabei erzielen Sie nicht nur die doppelte räumliche Auflösung der klassischen SIM, sondern ebenso eine hohe zeitliche Auflösung mit bis zu 255 Bildern pro Sekunde.
Bildbeschreibung: Die Aktindynamik in einer LifeAct-GFP exprimierenden U2OS-Zelle, abgebildet mit dem Lattice SIM 3D Leap Mode und mit reduzierten Phasen. Objektiv: Plan-Apochromat 63×/1,4 Oil.
Abstimmung auf die Anforderungen Ihrer Lebendproben
Dank der Flexibilität von ZEISS Lattice SIM 5 haben Sie die Möglichkeit, das richtige Verhältnis zwischen Auflösung und Geschwindigkeit in Abhängigkeit Ihrer Experimente selbst zu bestimmen. So können Sie einem der Parameter Priorität einräumen oder beide so einstellen, wie es Ihr Versuch erfordert. Mithilfe des Photonenbudgets können Sie die laterale Auflösung bis weit unter 100 nm verbessern oder die Anzahl der Rohbilder reduzieren, um die Aufnahmegeschwindigkeit zu steigern und gleichzeitig Ihre Proben noch schonender zu erfassen. ZEISS Lattice SIM 5 gibt Ihnen eine Reihe von Funktionen zur Reduzierung der Rohbildanzahl an die Hand, mit denen Sie die optimalen Aufnahmeeinstellungen für die angestrebte räumliche und zeitliche Auflösung definieren können.
Bildbeschreibung: Zeitraffer-Imaging des endoplasmatischen Retikulums in einer COS‑7-Zelle zur Visualisierung hochdynamischer Strukturveränderungen. Probe mit freundlicher Genehmigung des Miyawaki Lab, RIKEN Institute, Japan.
Zuverlässigere Ergebnisse
ZEISS Lattice SIM 5 bietet eine herausragende Lichtunterdrückung außerhalb des Fokus und damit die schärfsten optischen Schnitte in der Weitfeldmikroskopie – selbst bei hochgradig streuenden Proben. Die SIM² Bildrekonstruktion nutzt eine spezielle SIM-Punktspreizungsfunktion. So rekonstruiert sie alle Aufnahmen lebender und fixierter Proben, die mit ZEISS Lattice SIM 5 mit strukturierter Beleuchtung erfasst wurden, zuverlässig und mit nur minimalen Artefakten. Genießen Sie die Gewissheit, dass die Schlussfolgerungen aus Ihren Versuchen auf reproduzierbaren Daten beruhen, die mithilfe eines leistungsstarken und bewährten Algorithmus ermittelt wurden.
Bildbeschreibung: COS-7-Zellen, gefärbt auf Mikrotubuli (Anti-Tubulin Alexa Fluor 488, cyan) und Aktin (Phalloidin Alexa Fluor 561, orange).
Die Technologie hinter ZEISS Lattice SIM 5
Lattice SIM
Das 3D-Superauflösungsverfahren für das Live Cell Imaging
Lattice SIM arbeitet anders als eine konventionelle SIM. Sie beleuchtet die Probe nicht mit Gitterlinien, sondern mit einer aus Punkten bestehenden Gitterstruktur („Lattice“). Da diese Gitterstruktur von Natur aus zweidimensional ist, muss die Probe nur translatorisch verschoben, aber nicht rotiert werden. Das beschleunigt die Bildgebungsgeschwindigkeit erheblich. Zudem erzeugt die Gitterstruktur einen höheren Kontrast, was die Bildrekonstruktion noch zuverlässiger macht. Da die Abtasteffizienz doppelt so hoch ist wie bei der klassischen SIM, kann die Belichtungsdauer halbiert werden. Damit eignet sich die Lattice SIM hervorragend für das Live Cell Imaging.
Weitfeld-Bildgebung
Aufgrund der Beugungsgrenze unterliegt die Bildauflösung einer physikalischen Einschränkung. Zudem wird die Bildqualität durch Unschärfen in Bereichen unter- und oberhalb des Fokus und durch Hintergrundsignale beeinträchtigt.
Bildgebung mit klassischer SIM
Zur Erzeugung höherer Frequenzen wird die Probe mit einem Gittermuster beleuchtet und nach verschiedenen Rotations- und Translationsbewegungen abgebildet. Das verarbeitete Bild hat die doppelte Auflösung in allen drei Dimensionen.
Bildgebung mit Lattice SIM
Die Probe wird mit einer aus Punkten bestehenden Gitterstruktur („Lattice“) anstatt mit Gitterlinien beleuchtet. Dabei ist die Abtasteffizienz doppelt so hoch wie bei der klassischen SIM. Die Gitterstruktur erzeugt einen höheren Kontrast und ist für die digitale Verarbeitung zuverlässiger.
Rekonstruiertes Bild
Nach der Aufnahme wird das resultierende superaufgelöste Bild berechnet. Mit Lattice SIM profitieren Sie von längeren Aufnahmezeiten bei weniger Ausbleichen und erzielen auch bei höheren Bildraten eine gleichbleibende Bildqualität.
SIM² Bildrekonstruktion
Verdoppelte SIM-Auflösung
SIM² ist der wegweisende Bildrekonstruktionsalgorithmus, der Auflösung und Schnittqualität von Daten in der strukturierten Beleuchtungsmikroskopie verbessert. SIM² ist mit allen SIM-Abbildungsmodi kompatibel und vollständig in die ZEISS ZEN Software integriert.
Anders als bei konventionellen Rekonstruktionsalgorithmen werden Bilder mit SIM² in zwei Schritten rekonstruiert. Im ersten Schritt erfolgen Ordnungskombination, Rauschunterdrückung und Frequenzunterdrückungsfilterung. Die Ergebnisse dieser Digitalbildverarbeitung werden dann in eine digitale SIM-Punktspreizfunktion (PSF) umgewandelt. Diese PSF wird bei der anschließenden iterativen Dekonvolution verwendet. Der SIM² Algorithmus ist konventionellen, einstufigen Bildrekonstruktionsverfahren bei Auflösung, Schnitten und Zuverlässigkeit überlegen und bietet Vorteile, die mit denen experimenteller PSF für die Dekonvolution hardwarebasierter Mikroskopiedaten vergleichbar sind.
SIM Apotome
Flexible optische Schnitte
Erstellen Sie mit dem SIM Apotome Aufnahmemodus in kürzester Zeit Übersichtsbilder, bevor Sie in Superauflösung in die Details zoomen. SIM Apotome nutzt strukturierte Beleuchtung, um in allen Dimensionen schnell kontrastreiche optische Schnitte größerer Volumina in hoher Auflösung zu erzeugen.
Durch die Kombination von SIM Apotome mit dem SIM² Rekonstruktionsalgorithmus können Sie das kontrastreiche, schnelle und hochaufgelöste Live Cell Imaging noch schonender gestalten. Alternativ nutzen Sie Ihren neuen Geschwindigkeitsvorteil bei der Erstellung optischer Schnitte zur Steigerung Ihrer Produktivität bei der Bildaufnahme großer Probenbereiche oder großer Volumina mit unterschiedlichen Vergrößerungen.
SIM-Imaging noch schneller
Höhere zeitliche Auflösung und gesteigerte Produktivität beim 2D- und 3D-Imaging mit Modi zur Verbesserung der Geschwindigkeit.
2D Burst Mode
Umfassende zeitliche Informationen
Bei der Verarbeitung mit dem Burst Mode wird das Sliding-Window-Konzept angewandt, was Ihnen ermöglicht, Prozesse in Ihren Lebendproben mit bis zu 255 Bildern pro Sekunde zu beobachten. Und da es sich beim Burst Mode um einen der Erfassung nachgelagerten Verarbeitungsschritt handelt, können Sie diesen Modus problemlos auch auf bereits erfasste Datensätze anwenden. Sie bestimmen, welche zeitliche Auflösung Sie für die Analyse Ihrer Daten benötigen.
3D Leap Mode
Digitale Schnitte auf neuem Niveau
Mit dem Leap Mode können Sie Aufnahme- und Belichtungszeiten verkürzen – ideal für das schnelle 3D-Imaging anspruchsvoller Proben. Hierbei wird nur jede dritte Ebene abgebildet, was die Geschwindigkeit der Volumenbildgebung verdreifacht und gleichzeitig die Anzahl der Belichtungen um zwei Drittel reduziert.
Simultane zweifarbige Bildgebung
Bei der Untersuchung lebender Proben geht es häufig um die Wechselwirkung zwischen einzelnen Proteinen oder Organellen. Diese hochgradig dynamischen Prozesse lassen sich erst durch simultane Bildgebung der beteiligten Strukturen wirklich nachvollziehen. ZEISS Lattice SIM 5 kann mit zwei parallel betriebenen Kameras ausgestattet werden, um so echt simultane, zweifarbige Bilder über das gesamte Sehfeld aufnehmen.
Visualisierung von Details in der Tiefe
Optische Schnitte von dicken Proben in hoher Auflösung und Qualität
Das Beleuchtungsmuster von Lattice SIM erzeugt nicht nur höhere Kontraste, sondern erreicht auch eine größere Eindringtiefe als die klassische SIM. So erstellen Sie sogar von dicken oder streuenden Proben superaufgelöste Bilder und qualitativ hochwertige optische Schnitte.
Von Prof. Tang und seinem Team (Hsiao et al., Nature Communications 2023) neuentwickelte Methoden zum Clearing und Einbetten haben in Kombination mit dem zuverlässigen Lattice SIM Beleuchtungsmuster und der herausragenden Bildrekonstruktionstechnologie die Abbildung eines vollständigen Schnitts durch einen Mäusedarm mit einer Dicke von ca. 200 µm ermöglicht. Dabei konnten sogar bei dieser Tiefe noch Netzwerke aus Blutgefäßen und Nerven mit kleinsten Details sichtbar gemacht werden.
Das Leben bis in die kleinsten Details beobachten
Live Cell Imaging mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung
ZEISS Lattice SIM 5 kombiniert Highspeed-Bildgebung mit herausragender Lichtstärkeeffizienz, einer geringen Photonenmenge und sehr hoher Empfindlichkeit. Sie können Strukturen lebender Proben auf Zell-, Subzell- und sogar Suborganellenebene im Zeitverlauf in 2D und 3D beobachten.
Mitochondrien sind hochdynamische Zellorganellen, die zur Sicherstellung der optimalen Versorgung der Zelle mit ATP ständig Fusions- und Fissionsvorgänge durchlaufen. Um Ihre Aufgabe auszuführen, interagieren sie bekanntermaßen mit vielen anderen subzellulären Kompartimenten, darunter mit den Mikrotubuli, mit deren Hilfe sie sich durch die Zelle bewegen, oder dem ER, das sich um ein Mitochondrium wickelt, um vor einer Fission dessen Durchmesser zu verringern.