Overlay-Bild, das das Auge eines intakten, labelfreien Zebrafischs zeigt. Grün: Stimulierte Raman-Streuung (SRS) von Lipidkomponenten (bei 2850 cm⁻¹). Rot: SRS-Bild von Proteinkomponenten (bei 2935 cm⁻¹). Blau: Second-Harmonic-Signale, hauptsächlich von der Lederhaut und der Hornhaut. Probe zur Verfügung gestellt von Elena Remacha Motta und Julien Vermot, L'institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Straßburg, Frankreich.

Erhalten Sie die Möglichkeit, Strukturen darzustellen, die mit traditionellen Methoden unzugänglich sind

Während herkömmliche Methoden der Fluoreszenzmikroskopie in der Forschung sehr erfolgreich sind, sind Art und Anzahl der darstellbaren Strukturen begrenzt. STELLARIS 8 CRS hilft Ihnen, diese Einschränkungen zu überwinden:

  • Direkte Visualisierung chemischer Bindungen an Zielereignisse und Strukturen, die mit traditionellen Methoden weitgehend unzugänglich sind; 
  • Dreidimensionale Bildinformationen, die die Beobachtung feiner Details auch in komplexen 3D-Proben ermöglichen; 
  • Minimale Störanregung für dynamische Untersuchungen mit möglichst physiologischen Bedingungen der Probe, von der Video-Rate-Bildgebung bis zur Langzeitbeobachtung empfindlicher Proben.

Bildstrukturen und Ereignisse ohne Fluoreszenzfarbstoffe

Das STELLARIS 8 CRS ermöglicht es Benutzern, Strukturen und Ereignisse anhand ihrer chemischen Eigenschaften abzubilden und zu differenzieren. Auf diese Weise kann dieses Mikroskop Zugang zu einer großen Menge an biochemischen, metabolischen und pharmakokinetischen Informationen bieten, die mit herkömmlichen Methoden nicht zugänglich sind. 

Der Bildkontrast wird durch die charakteristischen intrinsischen Vibrationskontraste der verschiedenen Moleküle in der Probe erzielt. Somit ist keine Färbung der Probe erforderlich, wodurch die Nachteile von farbstoffbasierten Bildgebungsmethoden wie Photobleichen und Färbungsartefakten eliminiert werden.

Die mehrfarbige SRS-Bildgebung zeigt die subzelluläre Verteilung einer mit Raman markierten pharmakologischen Verbindung (gelb, SRS-Bildgebung bei 2230 cm⁻¹) im Kontext der endogenen Lipide und Proteine in einer ansonsten nicht markierten zellulären Probe. Probe mit freundlicher Genehmigung von Dr. Matthäus Mittasch, Dewpoint Therapeutics GmbH.

Dreidimensionale Bildgebung im Hirngewebe: Z-Stack eines 200 μm dicken Maushirnschnitts, der gleichzeitig eine SRS-Bildgebung von myelinisierten Axonen (Glow) und Zwei-Photonen-Fluoreszenz von Thy1-YFP-markierten Neuronen (Cyan) zeigt. Probe mit freundlicher Genehmigung von Dr. Monika Leischner-Brill, Institut für Neuronale Zellbiologie, TU München.

Integrierte dreidimensionale Bildgebung für 3D-Proben 

STELLARIS 8 CRS eignet sich perfekt für die Aufnahme von 3D-Proben, wie Gewebe, Organoide oder intakte kleine Modellorganismen, bei subzellulärer Auflösung durch direkte Nutzung ihrer chemischen Eigenschaften. Die 3D-Bildgebung ohne Nachbearbeitung ist dank einer Kombination zweier Funktionen eine integrierte Eigenschaft von CRS: 

  • CRS-Signale werden durch einen nichtlinearen optischen Effekt erzeugt, der ausschließlich innerhalb des Fokusvolumens der Anregungslaser stattfindet und intrinsisch dreidimensionale Bildinformationen liefert.
  • Die Nahinfrarot-Laserstrahlen, die für die CRS-Anregung verwendet werden, verbreiten sich mit minimaler Störung durch die Probe und ermöglichen so eine effiziente Bildgebung auch in intakten 3D-Proben.

Live-Bilder bei möglichst physiologischen Bedingungen

Die hocheffiziente Anregung molekularer Bindungen durch CRS liefert einen chemisch spezifischen Bildkontrast bei beispiellosen Geschwindigkeiten. Dies ermöglicht die Bildgebung von lebenden Proben bei Videogeschwindigkeit. 

STELLARIS 8 CRS ist mit einem Tandemscanner ausgestattet, der die konventionelle und Hochgeschwindigkeits-Bildgebung vieler Probenmorphologien ermöglicht. 

Neben der Geschwindigkeit ist eine schonende Bildgebung unerlässlich, um lebende Proben während der Langzeitbeobachtung zu erhalten. Der färbungsfreie Ansatz in Kombination mit dem Einsatz von Nah-Infrarot-Lasern beschränkt die Phototoxizität und Fotoschäden auf ein Minimum. 

Labelfreie Untersuchung der subzellulären Dynamik in einem lebenden Dünndarmorganoid. Das Zeitraffervideo der SRS-Signale (2940 cm⁻¹) zeigt endogene Proteine und Lipide und liefert Einblicke in die epitheliale Zellorganisation und Lipidtröpfchendynamik in diesem Modellsystem. Probe mit freundlicher Genehmigung von Dr. Ruslan Dmitriev, Universität Gent, Niederlande.

Amyloid-β-Plaques und damit verbundene pathologische Lipidablagerungen, visualisiert in nicht markiertem Hirngewebe. Die spektroskopische Analyse zeigt eine Anreicherung von Membranlipiden und einen Abbau von Cholesterin im Vergleich zu benachbarten gesunden Gehirnstrukturen und öffnet ein neues Fenster zur Untersuchung der Verbindungen zwischen dem Lipidstoffwechsel und der Alzheimer-Pathologie. Probe mit freundlicher Genehmigung von Dr. Martin Fuhrmann, Andrea Baral, Deutsches Zentrum für neurodegenerative Erkrankungen, Bonn.

Erweitern Sie das Potenzial morphochemischer und funktioneller Informationen in Ihrem Bildgebungsexperiment

Um schwierige Probleme in den Biowissenschaften und der medizinischen Grundlagenforschung anzugehen, ist es häufig notwendig, die aus Ihren Proben gewonnenen Informationen zu maximieren. Dazu ist auch häufig die Bilddarstellung von nicht-traditionellen Zielen notwendig, wie z. B. Veränderungen des Lipidstoffwechsels.

STELLARIS 8 CRS bietet Ihnen ein vollständig integriertes System, mit dem Sie neben Informationen zur konfokalen Fluoreszenzintensität und zur Lebensdauer auch eine Vielzahl von biochemischen und biophysikalischen Kontrasten erfassen und korrelieren können, um das Beste aus Ihrem Experiment herauszuholen.
 

Informationen über die biochemische Zusammensetzung Ihrer Probe erhalten 

Die Kombination von morphologischen und biochemischen Informationen kann entscheidend für das Verständnis gesunder biologischer Funktionen und aller Veränderungen sein, die durch Krankheiten verursacht werden.

STELLARIS 8 CRS bietet eine labelfreie Bildgebung mit chemischem Kontrast bei einer beispiellosen räumlichen Auflösung. Mit CRS können biologische Funktionen auf vielen räumlichen Skalen untersucht werden, von subzellulären Organellen bis hin zu Zellgruppen in einem Gewebe oder sogar pathologischen Strukturen, die die Gewebefunktion stören. 

Visualisierung der endogenen biochemischen Zusammensetzung einer frischen, unbehandelten Apfelscheibe. (A) Repräsentative Bilder eines SRS-Bildstapels. (B) SRS-Spektren der in (A) gezeigten Untersuchungsbereiche. Gelb: äußerste Schale, bestehend aus einer wachsartigen Phase langkettiger gesättigter Fettsäuren. Grün, Rot: innere Cuticularschichten aus kurzkettigen ungesättigten Fettsäuren. Blau, Magenta: polyphenolische Verbindungen. Cyan: Zellwände aus Polysacchariden. Orange: Carotinoide. (C) 8-farbiges spektrales Unmixing-Ergebnis, das die biochemisch getrennten Strukturen zeigt.
Die labelfreie SRS-Bildgebung zeigt die Kern-Schalen-Architektur eines multizellulären Hautkrebs-Sphäroidmodells und deckt das Erscheinungsbild eines unerwarteten, lipidreichen Zellphänotyps (isolierte, hellgelbe Zellen) auf. Probe mit freundlicher Genehmigung von Dr. Julia Klicks, Prof. Rüdiger Rudolf, Hochschule Mannheim.

Neue entwicklungs- und krankheitsrelevante Dimensionen aufdecken

Die direkte Visualisierung von Zellphänotypen und Stoffwechselzuständen ist der Schlüssel zum Verständnis biologischer Prozesse von Gesundheit und Krankheit. Die Probenverarbeitung kann diese Eigenschaften verändern, daher kann ein labelfreier Ansatz eine bessere Alternative sein.

CRS-Bildgebung bietet die spektroskopischen Möglichkeiten, um eine detaillierte Untersuchung Ihrer Probe unter möglichst realitätsnahen Bedingungen zu ermöglichen. 

Kombinieren Sie konfokale Fluoreszenzbildgebung mit chemischer Bildgebung

Um eine einzigartige Sicht auf die verschiedenen biologischen Dimensionen Ihrer Probe zu erhalten, bietet STELLARIS 8 CRS mehrere Bildgebungsmethoden, die eng in das Konfokalsystem integriert sind. Sie ermöglichen multimodale optische Bildgebung mit biochemischem, biophysikalischem und molekularem Kontrast. 

  • Angeregte Raman-Streuung (SRS)
  • Kohärente Anti-Stokes Raman-Streuung (CARS)
  • Einzel- oder Multiphotonenfluoreszenz
  • Second Harmonic Generation (SHG)
  • Bildgebung mit Infrarot- (IR), sichtbaren (VIS) und UV-Lasern im simultanen oder sequentiellen Modus
     
Multimodale optische Bildgebung der Osteogenese in einem Explantat einer Maus-Schädelkappe unter Verwendung einer Kombination aus sichtbarer konfokaler Fluoreszenzmikroskopie mit mehrfarbiger chemischer Bildgebung über SRS und zusätzlichem physikalischem Kontrast über SHG. In einer einzigen Probe werden die Lokalisierung von Osteoblasten, die Ablagerung extrazellulärer Kollagenfasern und die Bildung von Knochenmineralien visualisiert. Darüber hinaus werden lipidreiche Strukturen hauptsächlich in isolierten Osteoblasten beobachtet, die über die sich entwickelnden Knochenstrukturen verteilt sind. Probe mit freundlicher Genehmigung von Jacqueline Tabler und Sebastian Bundschuh, MPI-CBG Dresden.
Oben links: CARS Mikroskopbild von Lipiden in einem Hirngewebe, mit Lipid-reichen weißen und grauen Substanzbereichen. Oben rechts: Das Bild der durchschnittlichen Photonenankunftszeit zeigt kürzere Ankunftszeiten aus der lipidreichen weißen Substanz und längere Ankunftszeiten aus der grauen Substanz. Dieses Ergebnis zeigt, dass die sofortigen CARS-Signale von Autofluoreszenzsignalen mit zwei Photonen und einer begrenzten Lebensdauer begleitet werden. Untere Reihe: Trennung der momentanen CARS-Signale und Autofluoreszenz-Signale mit einer durchschnittlichen Ankunftszeit von 1,9 ns auf Basis der Lebensdauer. Rechts: Overlay-Bild.

Entdecken Sie neue Möglichkeiten mit Schwingungs- und Lebensdauerbildgebung 

Viele biologische Proben weisen Fluoreszenzemissionen auf, die entweder durch endogene Fluorophore oder durch absichtliche Fluoreszenzmarkierung entstehen. Während SRS-Signale nicht durch Fluoreszenz beeinflusst werden, können CARS-Signale ein gewisses Maß an fluoreszierendem Übersprechen erfahren.

Die TauSense-Tools in der STELLARIS-Plattform können bei der Lösung dieses Problems helfen. Durch die Verwendung von Informationen auf Basis der Fluoreszenzlebensdauer können Sie sofortige CARS-Signale und Fluoreszenzsignale trennen. 

Steigern Sie Ihre Produktivität mit inhärent quantifizierbaren Daten

STELLARIS 8 CRS bietet die gleiche Vielseitigkeit und Benutzerfreundlichkeit, die mit der STELLARIS-Plattform verfügbar sind. Diese Integration ermöglicht Ihnen die Handhabung einer Vielzahl anspruchsvoller Proben und hilft Ihnen, die Vorteile der CRS-Bildgebung zu maximieren, einschließlich der Erfassung von inhärent quantifizierbaren Daten aus ratiometrischen und spektroskopischen Bildgebungsansätzen. 

SRS-Bilder und Spektren von Dodecan (einem vollständig gesättigten Kohlenwasserstoff, Cyan) und Linolsäuretröpfchen (einer mehrfach ungesättigten Fettsäure, Magenta), die in Wasser eingetaucht sind. Das Verhältnis der Intensitäten bei 1660 cm⁻¹ bis 1440 cm⁻¹ ermöglicht die Quantifizierung der Lipidsättigung.

Mit der intuitiven Benutzeroberfläche ImageCompass gelangen Sie mit wenigen Klicks zu einem CRS-Bild.

Einfacher Versuchsaufbau mit einem voll integrierten System

Jeder Aspekt Ihres Experiments wird über die Benutzeroberfläche von ImageCompass vollständig gesteuert und bietet sowohl Experten als auch Anfängern einen komfortablen und intuitiven Ansatz für die CRS-Mikroskopie.

Darüber hinaus ermöglicht die Integration der CRS-Lasersteuerung in ImageCompass den Anwendern, mit nur wenigen Klicks von der Single-Chemical-Bond-Bildgebung zur spektroskopischen Bildgebung oder zur multimodalen Bildgebung zu wechseln. 

Einfaches Navigieren durch große und komplexe Proben

Der LAS X Navigator ist ein leistungsstarkes Navigationstool, mit dem Sie schnell von der Bildsuche zur vollständigen Übersicht Ihrer Probe wechseln können. Die vollständige Integration von CRS-Experimenten mit mehreren Positionen mit dem Navigator ermöglicht Ihnen die Durchführung vollständiger Übersichtscans großer Proben und liefert alle Informationen, die zur Auswahl von Untersuchungsbereichen für spätere, detailliertere Untersuchungen erforderlich sind.

Automatisierte Bildgebung von großflächigen Proben: Hier sehen Sie einen hochauflösenden Kachelscan eines ganzen Maushirnschnitts. Ein Vergleich der entsprechenden kortikalen Geweberegionen von Mäusen, die mit einer fettreichen Diät gehalten wurden, mit einer normalen Diät zeigt das Auftreten pathologischer, lipidreicher arterieller Plaques bei einer fettreichen Diät, jedoch nicht bei einer normalen Diät. Probe mit freundlicher Genehmigung von Judith Leyh und Prof. Ingo Bechmann, Universität Leipzig.
Die SRS-Spektroskopie-Bildgebung liefert detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung von Hirnstrukturen. Links: SRS-Bild mit gesunden, lipidreichen weißen Substanzstrukturen (oben) und pathologischen Lipidablagerungen um eine Amyloid-β-Plaque (unten links). Rechts: SRS-Spektren zeigen, dass pathologische Ablagerungen im Vergleich zu den cholesterinreichen weißen Substanzen mit Membranlipiden (Sphingomyelin, Phosphatidylcholin) angereichert sind.

Quantifizierbare Informationen aus hyperspektraler oder ratiometrischer Bildgebung

Inspiriert von Ansätzen, die von der Raman-Spektroskopie-Community entwickelt wurden, ermöglicht CRS ratiometrische und spektroskopische Bildgebung, die reproduzierbare und quantifizierbare Informationen über die chemische Zusammensetzung der Probe liefert. Diese grundlegenden Quantifizierungstools sind in die LAS X-Software integriert.

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