Nikon N-SIM S

Улучшение разрешения оптического микроскопа в два раза в режиме реального времени

Микроскоп сверхвысокого разрешения N-SIM S использует уникальную высокоскоростную систему структурированного освещения, что позволяет проводить съемку быстрых биологических процессов со скоростью 15 кадров в секунду и разрешением в два раза большим, чем у обычных световых микроскопов (до 115 нм XY). Совмещение на одном штативе системы N-SIM S и конфокальной приставки дает возможность выбрать область интереса в конфокальном режиме и затем переключиться в режим SIM, чтобы мгновенно увидеть нужный участок в сверхвысоком разрешении.

Ключевые особенности:

Визуализация в режиме сверхвысокого разрешения со скоростью 15 кадров в секунду

Новая высокоскоростная система структурированного освещения Nikon позволяет быстро и точно перестраивать систему решеток в оптическом пути для создания паттерна структурированного освещения. N-SIM S обеспечивает невероятную скорость сбора данных (до 15* кадров в секунду), что позволяет проводить наблюдения живых клеток и динамики клеточных органелл в режиме сверхвысокого разрешения.

* Режим 2D-SIM, 512 x 512 пикселей, время экспозиции 2мс

 

Эндосомы клеток COS7, помеченные YFP. Быстрое движение эндосом фиксируется в режиме сверхвысокого разрешения. Справа: сравнительная съемка в режиме обычной широкопольной флуоресценции.
Скорость съемки: 6 кадров в секунд
Режим съемки: 3D-SIM
Изображение предоставлено: YasushiOkada, M.D., Ph.D., DepartmentofPhysics, GraduateSchoolofScience, TheUniversityofTokyo

 

F-актин, меченный GFP-Lifeact в клетках NG108. Формирование актиновой сети фиксируется в режиме сверхвысокого разрешения. Справа: сравнительная съемке в режиме обычной широкопольной флуоресценции.
Скорость съемки: 10 кадров в секунду
Режим съемки: TIRF-SIM
Изображение предоставлено: Drs. MinamiTanakaandKaoruKatoh, TheNationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology (AIST)

 

Экспрессия гистонов H2B-GFP в клетках HeLa. Визуализация движений хроматиновых доменов в различных участках. Справа: сравнительная съемка  в режиме обычной широкопольной флуоресценции.
Скорость съемки: 3,9 кадров в секунду
Режим съемки: 3D-SIM
Изображение предоставлено: YukoSato, Ph.D. andHiroshiKimura, Ph.D., CellBiologyCenter, InstituteofInnovativeResearch, TokyoInstitute of Technology)

Визуализация живых объектов с разрешением 115 нм (XY)

В микроскопе N-SIM S была полностью переработана осветительная система структурированного освещения. Новая технология освещения, совместно с великолепными объективами Nikon с числовой апертурой 1.49, позволяет удвоить (до 115 нм*) пространственное разрешение обычных световых микроскопов и детально визуализировать мельчайшие внутриклеточные структуры.

*Это значение представляет собой измерение FWHM шариков 100 нм, возбуждаемых с помощью лазера 488 нм в режиме 3D-SIM. В режиме TIRF-SIM достигается разрешение 86 нм с использованием 40 нм шариков, возбуждаемых лазером 488 нм.

Изображение в режиме сверхвысокого разрешения 3D-SIM	Изображение в обычном режиме широкопольной флуоресценции
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР), помеченный GFP в живых клетках HeLa Объектив: CFI Apochromat TIRF 100XC Oil (NA 1.49) Скорость съемки: 1,5 сек/кадр Изображенияпредоставлены: Dr. Ikuo Wada, Institute of Biomedical Sciences, Fukushima Medical University School of Medicine

 

Изображение в режиме сверхвысокого разрешения 3D-SIM	Изображение в обычном режиме широкопольной флуоресценции
Эндоплазматический ретикулум (ЭПР), помеченный GFP в живых клетках HeLa Объектив: CFI Apochromat TIRF 100XC Oil (NA 1.49) Скорость съемки: 1,5 сек/кадр Изображения предоставлены: Dr. Ikuo Wada, Institute of Biomedical Sciences, Fukushima Medical University School of Medicine

Автоматическое переключение между режимами освещения

Новая система структурированного освещения микроскопа NikonN-SIMSне только обеспечивает быструю съемку, но также позволяет автоматически переключаться между режимами освещения при смене объектива или длины волны возбуждения. Такая автоматизация обеспечивает быструю двухцветную съемку в режиме TIRF-SIM, а также мгновенное переключение между различными режимами SIM. Микроскоп N-SIMSпрост в использовании, что позволяет оптимизировать рабочий процесс, как для простых, так и для сложных экспериментов.

Захват большого поля зрения

Микроскоп N-SIM S может получать изображения со сверхвысоким разрешением больших площадей препарата – до 66 мкм. Увеличенное поле зрения микроскопа N-SIM S позволяет повысить производительность работы, особенно для визуализации образцов, требующих наблюдения на большей площади, например таких как нейроны. Съемка больших полей зрения уменьшает количество времени и усилий, необходимых для получения данных.

 

 

Изображение клеток NG108 в режиме сверхвысокого разрешения TIRF-SIM (два цвета): Alexa Fluor® 488 - F-актин (зеленый цвет) и Alexa Fluor® 555 - микротрубочки (оранжевый цвет)

Реконструированный размер изображения: 2048 x 2048 пикселей (66 мкм x 66 мкм с объективом 100X)

Изображение предоставлено: Drs. Shizuha Ishiyama and Kaoru Katoh, The National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

 

 

 

Различные режимы наблюдения: режим TIRF-SIM / 2D-SIM

Режим 2D-SIM позволяет получать 2D-изображения с высоким разрешением на высокой скорости с невероятным контрастом. Режим TIRF-SIM позволяет проводить эксперименты TIRF в режиме сверхвысокого разрешения, что облегчает понимание молекулярных взаимодействий на поверхности клетки.

Изображение в режиме сверхвысокого разрешения TIRF-SIM	Изображение в обычном режиме TIRF
Плазматическая мембрана клеток меланомы B16 , помеченная YFP Объектив: CFI Apochromat TIRF 100XC Oil (NA 1.49) Изображения предоставлены: Dr. Yasushi Okada, Laboratory for Cell Polarity Regulation, Quantitative Biology Center, RIKEN

 

Различные режимы наблюдения: режим 3D-SIM

Режим 3D-SIM генерирует структурированные паттерны освещения в трех измерениях, что обеспечивает двукратное улучшение разрешения как в плоскости XY, так и по оси Z. Для оптимизации результатов реконструкции кадров сверхвысокого разрешения доступны два метода: «срез» (slice) и «стопка» (stack), которые применяются исходя из требований эксперимента (например, толщина образца, скорость и т.д.). Slice-реконструкция подходит для визуализации живых клеток на заданной глубине, поскольку позволяет получать изображения со сверхвысоким разрешением по оси Z до 300 нм. Stack-реконструкция, основанная на теории Густафссона, подходит для сбора объемных данных и позволяет визуализировать толстые образцы с более высоким контрастом, чем slice-реконструкция.

Изображение в режиме сверхвысокого разрешения 3D-SIM	Изображение в обычном режиме широкопольной флуоресценции
Бактерия сенная палочка: мембранный краситель Nile Red (красный цвет); экспрессия белка DivIVA при делении, помеченного GFP (зеленый цвет). В режиме сверхвысокого разрешения возможна точная локализация белка в процессе деления. Метод реконструкции: Slice Изображения предоставлены: Drs. Henrik Strahl and Leendert Hamoen, Centre for Bacterial Cell Biology, Newcastle University

 

Изображение в режиме сверхвысокого разрешения 3D-SIM (в объеме)	Изображение в режиме сверхвысокого разрешения 3D-SIM (проекция)
Кератиноциты мыши, помеченные Alexa Fluor® 488 Метод реконструкции: Stack Изображения предоставлены: Dr. Reinhard Windoffer, RWTH Aachen University

 

Одновременная визуализация по двум каналам флуоресценции

Получение флуоресцентного сигнала от двух меток одновременно возможно при использовании дополнительного адаптера TuCam и двух камер sCMOS.

Рост клеток NG108. Экспрессия GFP-LifeAct в F-актине, зеленый цвет; mCherry-тубулин в микротрубочках, красный цвет Изображения предоставлены: Dr. Kaoru Katoh, The National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

 

Синхронизация с другими методами оптической визуализации

Микроскоп N-SIM S можно совместить с конфокальной приставкой, например Nikon A1R HD. Область интереса в образце может быть визуализирована в конфокальном режиме с низким увеличением/большим полем зрения и затем получено в режиме сверхвысокого разрешения простым переключением режимов в программном обеспечении NIS-Elements. 

Выбор области интереса в конфокальном режиме	Отображение выбранной области в режиме сверхвысокого разрешения SIM

 

Объективы Nikon для микроскопов сверхвысокого разрешения: объективы с силиконовой иммерсией

Для использования объективов с силиконовой иммерсией используют силиконовое масло высокой вязкости с показателем преломления, близким к показателю преломления живых клеток. Благодаря близким показателям преломления образца и иммерсионной среды, такие объективы обеспечивают более эффективный сбор фотонов из глубоких слоев образца, позволяя получать изображения в сверхвысоком разрешения на большей глубине. Кроме того, у таких объективов коррекция хроматической аберрации и высокий коэффициент пропускания сохраняется в широком диапазоне длин волн. 

Объектив CFI SR HP Plan Apochromat Lambda S 100XC Sil	Срезы мозга мыши. Экспрессия белка tdTomato в нейронах

 

Объективы Nikon для микроскопов сверхвысокого разрешения: объективы масляной и водной иммерсии

Объективы Nikon серии SR откалиброваны и проверены с использованием технологии измерения аберраций волнового фронта (wavefront aberration measurement technology), что позволило минимизировать асимметрические аберрации и обеспечить превосходную оптическую производительность, необходимую для получения изображений в режиме сверхвысокого разрешения.
Объективы серии HP выдерживают высокую мощность лазерного возбуждения при визуализации в режиме сверхвысокого разрешения и обладают улучшенной коррекцией аксиальной хроматической аберрации, устраняя необходимость переключения объективов при смене режимов SIM и STORM.
Объективы серии AC поддерживают работу системы  автоматической корректировки (AC) микроскопа Ti2-E, которая позволяет в автоматическом режиме выставить оптимальное положение корректировочного кольца объектива.

Объектив SR HP Apochromat TIRF 100XC Oil	Объектив SR Plan Apochromat IR 60XC WI	Объектив SR HP Apochromat TIRF 100XAC Oil

 

Сухие объективы

На микроскопе N-SIM S можно использовать сухие объективы, что позволяет получать изображения в режиме сверхвысокого разрешения и конфокальном режиме без смены объективов. Небольшие увеличения и большое поле зрения сухих объективов позволяют наблюдать даже периферийные участки образца в режиме сверхвысокого разрешения.

Объектив CFI Plan Apochromat Lambda 60XC	Объектив CFI Plan Apochromat Lambda 40XC