ZEISS Volutome Ultramikrotom für Serial-Blockface-SEM
Bilden Sie die Ultrastruktur biologischer, in Kunstharz eingebetteter Proben über große Flächen in 3D ab. Mit ZEISS Volutome erhalten Sie eine End-to-End-Lösung: Von der Hardware bis zur Software, voll ausgerüstet für Bildverarbeitung, Segmentierung und Visualisierung. Das Ultramikrotom lässt sich schnell und einfach gegen einen herkömmlichen SEM‑Tisch austauschen – so wird Ihr 3D‑FE‑SEM im Handumdrehen zu einem standardmäßigen Mehrzweck-FE‑SEM, das sich an Multifunktionsumgebungen anpasst.
Volumendatenerfassung mit automatisierter Schnittbildung und Bildgebung
ZEISS Volutome im Einsatz
Zeitersparnis mit automatisierter Schnittführung, Bildaufnahme und Vorverarbeitung
Serial-Block-Face-Imaging setzt stabile Aufnahmebedingungen über einen langen Zeitraum voraus. Genau hier setzt ZEISS Volutome an und ermöglicht hochautomatisiertes, unbeaufsichtigtes Schneiden und Imaging. Der spezielle Volume BSD Detektor von ZEISS beschleunigt dazu sogar den Schneidvorgang und die Bildaufnahme. Schon während der Bildaufnahme erfolgt die Vorverarbeitung der Bilder für das Stitching und die Z‑Stapel-Ausrichtung – so erhalten Sie die Ergebnisse ganz einfach per Mausklick.
Hervorragendes 3D‑Imaging für Ihre biologischen Proben
In Kunstharz eingebettete Proben lassen sich oft nur schwer abbilden. Hochqualitative Bilder mit gutem Kontrast müssen in der Regel mit höheren Beschleunigungsspannungen aufgenommen werden – eine Gefahr für Ihre empfindliche Probe. Die Bildaufnahme bei niedrigen kV‑Werten lässt die Probe intakt, liefert jedoch Bilder mit niedrigerem Kontrast. Volume BSD, der neue hochempfindliche Hochgeschwindigkeitsdetektor von ZEISS, ist speziell auf ZEISS Volutome abgestimmt. So erhalten Sie auch mit niedrigeren Beschleunigungsspannungen kontrastreiche Bilder. Und in Kombination mit Focal Charge Compensation lassen sich sogar aufladungsgefährdete Proben mühelos abbilden, denn die Aufladung wird am Block‑Face neutralisiert.
Bildbeschreibung: Gewebe eines Mäusehirns, aufgenommen mit ZEISS Volutome und ZEISS GeminiSEM; Pixelgröße: 3 nm. Probe mit freundlicher Genehmigung von Christel Genoud, Université de Lausanne, Schweiz
Eine Lösung – ein Kontakt
ZEISS – Ihr zuverlässiger Partner für Volumen‑EM
Als integrierte Komplettlösung für das Serial-Block-Face-Imaging liefert ZEISS Volutome Hardware und Software aus einer Hand. Damit eignet es sich ideal für Anwender, die den Aufwand durch Kontaktanfragen bei unterschiedlichen Gerätezulieferern reduzieren möchten. Ganz gleich, ob Sie Fragen zum Ultramikrotom, zum Detektor oder zum FE‑SEM oder auch zu den Anwendungen haben: Sie können sich jederzeit auf ZEISS verlassen.
Bildbeschreibung: 3D‑Rekonstruktion von Neuronen eines Mäusehirns. Probe mit freundlicher Genehmigung von Christel Genoud, Université de Lausanne, Schweiz
ZEISS Focal Charge Compensation
Beseitigung von Aufladungseffekten
Hochqualitative Bildgebung für in Kunstharz gegossene biologische Proben
Die Aufladung von Proben, insbesondere solcher mit großen Bereichen aus reinem Kunstharz, kann zu Verzerrungen und vielen weiteren Effekten führen, die eine erhebliche Verschlechterung der Bildqualität zur Folge haben. Die Aufladung wird in der Regel durch den druckvariablen Modus abgeschwächt, allerdings auf Kosten des Signal-Rausch-Verhältnisses und der Auflösung.
ZEISS Focal Charge Compensation eliminiert die Aufladung von Proben. Dabei handelt es sich um ein Gasinjektionssystem, das sich präzise über der Probe befindet. Während in der Kammer weiterhin ein Hochvakuum aufrechterhalten wird, wird über das Gasinjektionssystem Stickstoff direkt auf die Block-Face-Oberfläche geleitet. Das beseitigt die Aufladung und sorgt für eine hohe Bildqualität. Beim Schneidvorgang wird die Nadel automatisch eingefahren. Der Workflow läuft somit unterbrechungsfrei mit hohen Aufnahmegeschwindigkeiten ab.
Schritt 1
Elektronen des Primärelektronenstrahls interagieren mit der Probe und rufen Aufladungseffekte hervor. Sekundärelektronen werden aus der Probe freigesetzt und erzeugen eine negative Aufladung auf der Oberfläche. Unzählige Elektronen treffen auf den Detektor.
Schritt 2
Stickstoffgas wird durch die Focal CC-Nadel auf die Probe geleitet und bildet eine lokale Gaswolke über der Probenoberfläche. Primär- und Rückstreuelektronen aus der Probenoberfläche ionisieren die Stickstoffmoleküle.
Schritt 3
Die positiv geladenen Stickstoffmoleküle neutralisieren die Probenoberfläche. Die Aufladungseffekte werden somit auf ein Minimum reduziert.
Großvolumiges Imaging
Freilegen der Ultrastruktur Ihrer Probe in größerem Kontext
ZEISS Volutome ist mit einer robusten Tischlösung ausgestattet. Der Ultramikrotomtisch verringert Drifteffekte und ermöglicht das großvolumige Imaging über einen langen Zeitraum. Diese großen Volumina erzielen Sie durch Erfassung einzelner 2D‑Bilder mit einer Auflösung von bis zu 32.000 × 32.000 Pixel.
Und auch an die dritte Dimension ist gedacht: Nutzen Sie das Stitching-Verfahren, um 2D-Einzelbilder zu einem großen Kachelbild zusammenzufügen und überwinden Sie die Grenzen des 2D-Einzel-Imgagings. Das Kachel-Imaging ist insbesondere dann hilfreich, wenn Sie Zellen oder Zellstrukturen weit in x‑, y‑ und z‑Richtung verfolgen möchten – zum Beispiel in der Konnektomik: Das neuronale Netz und die Verbindungen zwischen den Nerven müssen umfassend über große, fortlaufende Volumina hinweg untersucht werden.
Von der Bildaufnahme zu Ergebnissen in 3D
ZEISS Software für Serial-Block-Face-Imaging
Die ZEISS Software führt die einzelnen Hardwarekomponenten von Volutome in einen nahtlosen, einfach zu bedienenden Workflow zusammen. Der Schneidvorgang ebenso wie das Bildgebungsverfahren werden über ZEISS ZEN core gesteuert: Mit der intuitiven Struktur der ZEN core Workbenches kontrollieren Sie die Einrichtung, die Annäherung der Probe zum Messer sowie die Parameter für die Schnitte und die Bildaufnahme.
Wenn die Daten erfasst wurden und die Vorverarbeitung für das Stitching und die Z‑Stapel-Ausrichtung erfolgt ist, können Sie die Ergebnisse mit ZEISS arivis Pro visualisieren und weiterverarbeiten.
Heben Sie Ihre Ergebnisse auf ein ganz neues Niveau: Mit Software aus der Produktfamilie ZEISS arivis können Sie Ihre Daten annotieren, segmentieren und analysieren – und damit so viele Informationen wie nur möglich aus Ihren Bildern gewinnen.
ZEISS Volutome in der Anwendung
Anwendungsbeispiele für Serial-Block-Face-SEM
Neurowissenschaften
Neurowissenschaftler arbeiten an neuen Erkenntnissen zu neuronalen Verbindungen und Signalwegen. Serial-Block-Face-Imaging ist die adäquate Lösung für die Abbildung und Verfolgung von Neuronen mit langen, dünnen Fortsätzen wie Dendriten und Axonen. ZEISS Volutome ermöglicht die Aufnahme großer Kachelbilder über alle drei Dimensionen in hoher Auflösung. 25 nm dünne Schnitte mit einer Pixelgröße von nur 3 nm folgen Dendriten und Axonen präzise über große Entfernungen.
3D-Rekonstruktion des Gewebes eines Mäusehirns
- Pixelgröße: 6 nm
- Schnittdicke: 25 nm
- Abmessungen: 43 µm × 43 µm × 45 µm (1.800 Schnitte)
- EHT: 1,2 kV / Ip: 90 pA
- Verweildauer: 0,8 µs bzw. 1,6 µs
- Aufgenommen mit ZEISS GeminiSEM 460
Zellbiologie
Die hochauflösende Bildgebung ist unverzichtbar, um die Ultrastruktur von Zellen und Zellkomponenten zu visualisieren. Proben mit großen Bereichen aus reinem Kunstharz sind besonders anfällig für Aufladung. Focal Charge Compensation verhindert Aufladungseffekte und sorgt für hochqualitative Bilder. Die Empfindlichkeit des ZEISS Volume BSD ermöglicht die Bildgebung mit niedrigen kV-Werten, ohne den Bildkontrast zu beeinträchtigen oder die Aufnahmedauer zu verlängern. Unter diesen Umständen lassen sich verschiedene Zellkomponenten wie Mitochondrien, Golgi-Apparat und sogar Vesikel mühelos erkennen und analysieren.
Genetisch veränderte Stammzellen
- Pixelgröße: 10 nm
- Schnittdicke: 30 nm
- Abmessungen: 51 µm × 51 µm × 15 µm (ca. 550 Schnitte)
- EHT: 1,5 kV / Ip: 100 pA
- Verweildauer: 2,8 µs
- Aufgenommen mit ZEISS GeminiSEM 460
Pflanzenwissenschaft
Die Pflanzenwissenschaft befasst sich mit den mikroskopischen Beziehungen botanischen Lebens, die durch Dürre, Klimawandel, Umweltverschmutzung und genetische Faktoren beeinflusst werden. Diese Beziehungen sind die Grundlage für die Ermittlung des Gesundheitsstatus oder die Erkennung von Krankheiten – Faktoren, welche wiederum großen Einfluss auf die Ernteerträge, die Lebensmittelproduktion und letztlich auf das Wohlergehen der Menschen haben. Die Bildgebung von Pflanzenproben wird oftmals durch ihre Anatomie erschwert, z. B. Zellwände und Vakuolen. Für das Serial-Block-Face-Imaging müssen biologische Proben in Kunstharz eingebettet werden. Die Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit Volume BSD und Focal Charge Compensation ermöglichen auch bei niedrigen Beschleunigungsspannungen die kontrastreiche Bildaufnahme von Pflanzen ohne Kompromisse.
Blatt von Arabidopsis thaliana
- Pixelgröße: 6 nm
- Schnittdicke: 40 nm
- Abmessungen: 36 µm × 36 µm × 16 µm (400 Schnitte)
- EHT: 1,5 kV / Ip: 110 pA
- Verweildauer: 1 µs
- Aufgenommen mit ZEISS GeminiSEM 460
Bildgebung von Gewebeproben
Die Volumen-Elektronenmikroskopie ermöglicht die Bildgebung deutlich größerer Proben und macht damit die Visualisierung größerer Gewebeabschnitte für Biowissenschaftler zahlreicher Disziplinen zur neuen Routine-Anwendung. Von Tumorscreenings und Biopsien über Organ‑ oder Gewebeschnitte zur Abbildung von Organoiden und Embryonen von Modellorganismen sowie noch viel mehr – mit Serial-Block-Face-Imaging lassen sich große Probenvolumina in einem größeren 3D‑Kontext abbilden und analysieren. Untersuchen Sie Ihre Proben mit unterschiedlichem Gesundheits‑ oder Krankheitsstatus oder ermitteln Sie die Auswirkungen von metabolischen Veränderungen, genetischen Faktoren, medikamentösen Behandlungen und vielem mehr.
Skelettmuskel einer Maus
- Pixelgröße: 3 nm
- Schnittdicke: 100 nm
- Abmessungen: 18 µm × 15 µm × 25 µm (250 Schnitte)
- EHT: 2 kV / Apertur: 20 μm, hohe Stromstärke
- Verweildauer: 1 µs
- Aufgenommen mit ZEISS GeminiSEM 360