The Evolution of Resolution

Super-Resolution-System für 3D-Lokalisationsmikroskopie Leica SR GSD 3D

Um zelluläre Prozesse zu verstehen, ist es wichtig, Moleküle und Strukturen präzise in 3D zu lokalisieren. Das Leica SR GSD 3D Weitfeld-Fluoreszenz-Mikroskop, das die GSD- (Ground State Depletion) oder dSTORM- (Direct STochastical Optical Reconstruction Microscopy) Methode nutzt, ermöglicht nicht nur Höchstauflösung in 2D, sondern auch in 3D – und das höchst präzise, reproduzierbar und mit der besten Auflösung, die sich zur Zeit in der Weitfeldmikroskopie erzielen lässt. Das Leica SR GSD 3D basiert auf einem vollautomatisierten TIRF-Mikroskop und bietet Forschern die Freiheit, das System an ihre individuellen Lebendzell- oder Fluoreszenzanwendungen anzupassen.

3D-Rekonstruktion eines Ausschnitts einer menschlichen Endothelzelle (Huvec). Vimentin gefärbt mit Alexa 647 AK, Medium: Gloxy-ähnlicher Puffer. Mit freundlicher Genehmigung von K. Jalink und L. Nahidi Azar, Amsterdam, Niederlande.
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Verlässliche Lokalisierung und maximale Auflösung in x, y und z

Neue Standards für Präzision, Systemstabilität und optische Performance

Mit Methoden der stochastischen optischen Rekonstruktionsmikroskopie (GSD oder dSTORM) können laterale Auflösungen von bis zu 20 nm erzielt werden. Die Auflösung in z-Richtung war bislang noch auf mehrere hundert Nanometer begrenzt. Als Pionier in der Super-Resolution-Mikroskopie hat Leica Microsystems das Leica SR GSD 3D entwickelt, das eine axiale Auflösung von bis zu 50 nm erzielt und neue Standards für die Präzision der 3D-Lokalisierung setzt.

Das Leica SR GSD 3D zeichnet sich durch besondere Präzision in der Einzelmolekül-Lokalisierung, seine Systemstabilität, optische Leistungsfähigkeit und einfache Bedienbarkeit aus. Diese Eigenschaften sind wichtig um reproduzierbare Ergebnisse in kürzester Zeit und bestmöglicher Qualität zu erzielen. Alle optischen Komponenten sind apochromatisch, den hohen Leica Microsystems Standards entsprechend, korrigiert. Die Software ermöglicht eine präzise Kalibrierung – neben Gold-Beads stehen auch farbspezifische Kalibrierungen mit Fluoreszenz-Beads oder Farbstoffmolekülen der Probe zur Verfügung.

Zusätzlich zu den bereits bekannten Vorteilen ...

Auflösung bis zu 20 nm

Das neue, auf GSDIM Technologie basierende, Leica SR GSD 3D überwindet die Auflösungsgrenzen, die andere Höchstauflösungssysteme bisher unterlegen waren. GSDIM und STED sind von Stefan Hell vom Max-Planck-Institut Göttingen, Deutschland, patentiert und exklusiv an Leica Microsystems lizenziert.

Online-Projektion des Höchstauflösungsbildes – sehen Sie Ihre Ergebnisse während der Bildaufnahme!

Das Leica SR GSD 3D bietet eine Online-Projektion des Höchstauflösungsbildes. Während der Bilderfassung kann der Anwender online zusehen, wie das Bild aufgebaut wird. Hiermit haben Sie die volle Kontrolle über Ihr Experiment – Sie können die Bilderfassung stoppen oder fortführen, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erhalten.

Volle Flexibilität für Ihre Anwendungen – kombinieren Sie Höchstauflösung mit TIRF und Auflichtfluoreszenz

Das Leica SR GSD 3D verbindet die Leistungsfähigkeit der Höchstauflösung mit einem bedienerfreundlichen System, das die volle Bandbreite weitfeldmikroskopischer Anwendungen bietet. Von Hochgeschwindigkeitsbildgebung über Zeitraffer bis hin zu TIRF können Sie Ihre täglichen Experimente durchführen und dabei die Welt der Höchstauflösung erschließen.

Verwendung von Standardfluorochromen – Protokollwechsel entfällt

Der Arbeitsablauf für GSD basiert auf Standard-Immunfärbeverfahren und ist in den bestehenden fluoreszenzmikroskopischen Arbeitsabläufen lückenlos integriert.

... haben wir die Grenzen der Höchstauflösung neu definiert

und die Z-Dimension hinzugefügt

Maximale Laserstabilität, niedrigste Auto-Fluoreszenz und höchste Farbkorrektur

High-Power-Objektiv – speziell für Super-Resolution entwickelt

Das Leica SR GSD 3D ist mit einem speziell für Super-Resolution entwickelten 160x- Hochleistungsobjektiv ausgestattet. Seine Konstruktion ist speziell für hohe Laserleistung optimiert. Die extrem geringe Eigenfluoreszenz sorgt für ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis – ideal für Anwendungen mit Einzelmoleküldetektion. Die herausragende apochromatische Korrektur trägt zusätzlich dazu bei, die Bildergebnisse zu verbessern.

Eine Zylinderlinse im Emissionsstrahlengang ermöglicht die präzise Lokalisierung

Das Prinzip der 3D-Lokalisierung mit dem Astigmatismus-Ansatz

Für die Lokalisierung von Einzelmolekülen in der GSDIM- oder dSTORM-Fluoreszenzmikroskopie wird die Punktabbildungsfunktion (PSF) für jedes Molekül erfasst. Daraus lässt sich die Position des Fluoreszenzsignals berechnen. Mit einem herkömmlichen Fluoreszenzmikroskop kann die laterale (x-y) Position des Molekül mit Hilfe der normalen PSF präzise bestimmt werden (links). Wird eine Zylinderlinse in den Strahlengang eingefügt (rechts), ergibt sich eine verzerrte PSF (Astigmatismus). Daraus kann die Z-Position der detektierten Moleküle bestimmt werden, was eine 3D-Rekonstruktion ermöglicht.

Damit die Reproduzierbarkeit der Z-Auflösung gewährleistet ist, wird die Zylinderlinse präzise in den Emissionsstrahlengang eingeschwenkt, sobald von 2D- auf 3D-Aufnahme umgeschaltet wird – nicht von Hand, sondern automatisiert durch einen einfachen Mausklick in der Software.

Der SuMo-Tisch minimiert Drift für eine akkurate Lokalisierung der Moleküle

Kompromisslos bei Präzision und Stabilität

Mit dem SuMo-Tisch (SUpressed MOtion) hat Leica Microsystems eine neue Technologie zur Driftkompensation eingeführt, die die maximale Systemdrift während der Bilderfassung unterhalb der Auflösung hält. Dadurch kann das Höchstauflösungsbild schon während der Bildaufnahme beobachtet werden. Diese spezielle SuMo-Technologie sorgt nicht nur für minimale Drift, sondern auch für größtmögliche Stabilität während der Detektion.

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