Aumente la potencia para obtener imágenes de objetivos inaccesibles con los métodos tradicionales

Aunque los métodos tradicionales de microscopía de fluorescencia son herramientas de investigación de gran éxito, el tipo y el número de objetivos que pueden visualizarse son limitados. STELLARIS CRS le ayuda a superar estas limitaciones:

  • Utilice un contraste endógeno químicamente específico para visualizar estructuras y procesos que son en gran medida inaccesibles con los métodos tradicionales
  • Obtenga información de imagen tridimensional que permite la observación de detalles minuciosos incluso dentro de especímenes 3D complejos
  • Benefíciese de una excitación mínimamente perturbadora para realizar estudios dinámicos manteniendo el espécimen lo más cerca posible de las condiciones fisiológicas, desde imágenes a velocidad de vídeo hasta observaciones a largo plazo de especímenes sensibles.
Imagen superpuesta que muestra el ojo de un pez cebra intacto sin marcar. Verde: imagen de dispersión Raman estimulada (SRS) de los componentes lipídicos (a 2850 cm-¹). Rojo: imagen SRS de componentes proteicos (a 2935 cm-¹). Azul: señales de segundo armónico, principalmente de la esclerótica y la córnea. Muestra facilitada por Elena Remacha Motta y Julien Vermot, Instituto de Genética y Biología Molecular y Celular (IGBMC), Estrasburgo (Francia).
Imagen superpuesta que muestra el ojo de un pez cebra intacto sin marcar. Verde: imagen de dispersión Raman estimulada (SRS) de los componentes lipídicos (a 2850 cm-¹). Rojo: imagen SRS de componentes proteicos (a 2935 cm-¹). Azul: señales de segundo armónico, principalmente de la esclerótica y la córnea. Muestra facilitada por Elena Remacha Motta y Julien Vermot, Instituto de Genética y Biología Molecular y Celular (IGBMC), Estrasburgo (Francia).

Seguimiento de procesos biológicos complejos en muestras vivas

Siga la dinámica de múltiples especies químicas en escalas de tiempo de pocos segundos, aprovechando la capacidad de obtención rápida de imágenes químicas multiplexadas de STELLARIS CRS utilizando la fuente de luz picoEmerald FT de ajuste rápido.

Muestra de vídeo cortesía del Dr. Matthew Benton, EMBL Heidelberg (Alemania).

Obtención rápida de imágenes químicas multiplex de un embrión de drosophila en desarrollo. Proteínas (rojo, SRS 2940 cm-¹), lípidos (verde, SRS 2850 cm-¹) y una combinación de generación de segundo armónico y fluorescencia de 2 fotones endógena (azul). Película de lapso de tiempo, 16 s/paso de tiempo; tiempo de ejecución 2 h 3 min (441 pasos de tiempo). Muestra cortesía del Dr. Matthew Benton, EMBL Heidelberg (Alemania).

Obtenga datos de imágenes bioquímicas estadísticamente significativos en menos tiempo

Los procesos de desarrollo o las enfermedades provocan alteraciones en los estados metabólicos de las células y los tejidos. Estos estados metabólicos se reflejan en la composición bioquímica endógena y en la organización espacial de los orgánulos celulares. 

Con STELLARIS CRS, los usuarios pueden sondear esta bioquímica mediante imágenes espectroscópicas con una resolución espectral de 12 cm-1

La calidad notablemente mejorada de la señal y el ajuste más rápido del láser en comparación con los instrumentos de la generación anterior permiten obtener imágenes químicas multiplexadas con una rapidez superior en un orden de magnitud, lo que permite a los usuarios adquirir datos de imágenes bioquímicas estadísticamente significativos en menos tiempo.

Resultado del desmezclado de un escaneo espectral SRS (2800-3100 cm-¹, 38 puntos espectrales) de un cultivo celular bidimensional (células U2OS suplementadas con colesterol), que muestra gotas de lípidos (amarillo), depósitos de colesterol (magenta), núcleos celulares (cian) y tampón acuoso (azul).
Resultado del desmezclado de un escaneo espectral SRS (2800-3100 cm-¹, 38 puntos espectrales) de un cultivo celular bidimensional (células U2OS suplementadas con colesterol), que muestra gotas de lípidos (amarillo), depósitos de colesterol (magenta), núcleos celulares (cian) y tampón acuoso (azul).

Estructuras de imagen y eventos sin necesidad de colorantes fluorescentes

El microscopio STELLARIS CRS permite a los usuarios obtener imágenes y diferenciar estructuras y eventos utilizando sus propiedades químicas. De este modo, puede proporcionar acceso a una enorme cantidad de información bioquímica, metabólica y farmacocinética inaccesible mediante métodos tradicionales. 

El contraste de imagen en la CRS lo crean los estados vibratorios intrínsecos característicos de las distintas moléculas del espécimen. Por lo tanto, no es necesario teñir el espécimen, lo que elimina los inconvenientes de los métodos de obtención de imágenes basados en colorantes, como el fotoblanqueamiento y los artefactos de tinción.

La imagen SRS multicolor revela la distribución subcelular de un compuesto farmacológico marcado con Raman (amarillo, imagen SRS a 2230 cm-¹) en el contexto de los lípidos y proteínas endógenos dentro de una muestra celular sin marcar. Muestra cortesía del Dr. Matthäus Mittasch, Dewpoint Therapeutics GmbH.
La imagen SRS multicolor revela la distribución subcelular de un compuesto farmacológico marcado con Raman (amarillo, imagen SRS a 2230 cm-¹) en el contexto de los lípidos y proteínas endógenos dentro de una muestra celular sin marcar. Muestra cortesía del Dr. Matthäus Mittasch, Dewpoint Therapeutics GmbH.

Imágenes tridimensionales integradas para muestras 3D 

STELLARIS CRS es ideal para obtener imágenes de muestras 3D, como tejidos, organoides o pequeños organismos modelo intactos, con resolución subcelular utilizando directamente sus propiedades químicas. La obtención de imágenes en 3D sin necesidad de posprocesamiento es una propiedad integrada de CRS, gracias a la combinación de dos características: 

  • Las señales CRS se generan a través de un efecto óptico no lineal que tiene lugar exclusivamente dentro del volumen focal de los láseres de excitación, proporcionando información de imagen intrínsecamente tridimensional.
  • Los haces de láser de infrarrojo cercano utilizados para la excitación CRS se propagan a través de la muestra con una perturbación mínima, lo que permite obtener imágenes eficientes incluso dentro de muestras 3D intactas.
Imágenes tridimensionales en tejidos cerebrales: serie en Z de un corte de cerebro de ratón de 200 µm de grosor, que muestra imágenes SRS simultáneas de axones mielinizados (brillo) y fluorescencia de dos fotones de neuronas marcadas con Thy1-YFP (cian). Muestra cortesía de la Dra. Monika Leischner-Brill, Instituto de Biología Celular Neuronal, UT Múnich (Alemania).

Obtenga imágenes de especímenes vivos lo más cerca posible de las condiciones fisiológicas

La excitación altamente eficiente de los enlaces moleculares mediante CRS proporciona un contraste de imagen químicamente específico a velocidades sin precedentes. Permite obtener imágenes de especímenes vivos a velocidad de vídeo. 

STELLARIS CRS está equipado con un escáner en tándem que permite obtener imágenes convencionales y de alta velocidad de muchas morfologías de especímenes. 

Además de la velocidad, la obtención cuidadosa de imágenes es esencial para preservar las muestras vivas durante la observación a largo plazo. El enfoque sin marcadores, combinado con el uso de láseres de infrarrojo cercano, mantiene la fototoxicidad y el fotodaño en niveles mínimos. 

Investigación sin marcaje de la dinámica subcelular en un organoide vivo del intestino delgado. La película de lapso de tiempo de señales SRS (2940 cm-¹) muestra proteínas y lípidos endógenos, lo que permite comprender la organización de las células epiteliales y la dinámica de las gotas de lípidos en este sistema modelo. Muestra cortesía del Dr. Ruslan Dmitriev, Universidad de Gante (Bélgica).

Explore el potencial de la información morfoquímica y funcional en su experimento de obtención de imágenes

Para abordar problemas difíciles en las ciencias de la vida y la investigación médica fundamental, a menudo es necesario maximizar la información obtenida de sus muestras. Esto incluye a menudo la necesidad de obtener imágenes de objetivos no tradicionales, tales como cambios en el metabolismo de los lípidos.

STELLARIS CRS le proporciona un sistema totalmente integrado que le permite capturar y correlacionar una amplia gama de contrastes bioquímicos y biofísicos, además de la intensidad de fluorescencia confocal y la información de tiempo de vida, para sacar el máximo partido de su experimento.
 

Placas de amiloide-β y depósitos de lípidos patológicos asociados visualizados en tejidos cerebrales no marcados. El análisis espectroscópico muestra un enriquecimiento de los lípidos de membrana y un agotamiento del colesterol en comparación con las estructuras cerebrales sanas cercanas, lo que proporciona una nueva ventana para estudiar las conexiones entre el metabolismo lipídico y la patología del Alzheimer. Muestra cortesía del Dr. Martin Fuhrmann, Andrea Baral, Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas, Bonn.
Placas de amiloide-β y depósitos de lípidos patológicos asociados visualizados en tejidos cerebrales no marcados. El análisis espectroscópico muestra un enriquecimiento de los lípidos de membrana y un agotamiento del colesterol en comparación con las estructuras cerebrales sanas cercanas, lo que proporciona una nueva ventana para estudiar las conexiones entre el metabolismo lipídico y la patología del Alzheimer. Muestra cortesía del Dr. Martin Fuhrmann, Andrea Baral, Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas, Bonn.

Obtenga información sobre la composición bioquímica de su muestra

La combinación de información morfológica y bioquímica puede ser crucial para comprender las funciones biológicas sanas y los cambios causados por enfermedades.

STELLARIS CRS proporciona imágenes sin marcadores con contraste químico a una resolución espacial sin precedentes. CRS permite sondear las funciones biológicas en muchas escalas espaciales, desde orgánulos subcelulares hasta grupos de células en un tejido o incluso estructuras patológicas que perturban la función tisular. 

Visualización de la composición bioquímica endógena de una rodaja de manzana fresca y sin tratar. (A) Fotogramas representativos de una pila de imágenes espectroscópicas SRS. (B) Espectros SRS de las regiones de interés mostradas en (A). Amarillo: cáscara externa formada por una fase cerosa de ácidos grasos saturados de cadena larga. Verde, rojo: capas cuticulares internas formadas por ácidos grasos insaturados de cadena corta. Azul, magenta: compuestos polifenólicos. Cian: paredes celulares compuestas de polisacáridos. Naranja: pigmentos carotenoides. (C) Resultado del desmezclado espectral de 8 colores que muestra las estructuras bioquímicamente distintas.
Visualización de la composición bioquímica endógena de una rodaja de manzana fresca y sin tratar. (A) Fotogramas representativos de una pila de imágenes espectroscópicas SRS. (B) Espectros SRS de las regiones de interés mostradas en (A). Amarillo: cáscara externa formada por una fase cerosa de ácidos grasos saturados de cadena larga. Verde, rojo: capas cuticulares internas formadas por ácidos grasos insaturados de cadena corta. Azul, magenta: compuestos polifenólicos. Cian: paredes celulares compuestas de polisacáridos. Naranja: pigmentos carotenoides. (C) Resultado del desmezclado espectral de 8 colores que muestra las estructuras bioquímicamente distintas.

Revele nuevas dimensiones relevantes para el desarrollo y la enfermedad

La visualización directa de los fenotipos celulares y los estados metabólicos es clave para comprender los procesos biológicos en la salud y la enfermedad. El procesamiento de las muestras puede alterar estas propiedades, por lo que un enfoque sin marcadores puede ser una alternativa preferible.

Las imágenes CRS proporcionan las capacidades espectroscópicas que permiten un estudio detallado de su muestra en condiciones lo más cercanas posible a la vida real. 

Las imágenes de SRS sin marcaje revelan la arquitectura en concha de un modelo esferoide multicelular de cáncer de piel y descubren la aparición de un fenotipo celular inesperado rico en lípidos (células aisladas de color amarillo brillante). Muestra cortesía de la Dra. Julia Klicks y el Prof. Rüdiger Rudolf, Universidad de Ciencias Aplicadas de Mannheim (Alemania).
Las imágenes de SRS sin marcaje revelan la arquitectura en concha de un modelo esferoide multicelular de cáncer de piel y descubren la aparición de un fenotipo celular inesperado rico en lípidos (células aisladas de color amarillo brillante). Muestra cortesía de la Dra. Julia Klicks y el Prof. Rüdiger Rudolf, Universidad de Ciencias Aplicadas de Mannheim (Alemania).

Combine imágenes de fluorescencia confocal con imágenes químicas

Para obtener una visión sin precedentes de las múltiples dimensiones biológicas de su muestra, STELLARIS CRS proporciona varios métodos de obtención de imágenes estrechamente integrados en el sistema confocal. Permiten obtener imágenes ópticas multimodales con contraste bioquímico, biofísico y molecular. 

  • Dispersión Raman Estimulada (SRS)
  • Dispersión Raman Coherente Anti-Stokes (CARS)
  • Fluorescencia monofotónica o multifotónica
  • Generación de segundo armónico (SHG)
  • Imágenes con láseres infrarrojos (IR), visibles (VIS) y ultravioletas (UV) en modo simultáneo o secuencial
     
Obtención de imágenes ópticas multimodales de osteogénesis en un explante de cráneo de ratón mediante una combinación de microscopía de fluorescencia confocal visible con imágenes químicas multicolor mediante SRS y contraste físico añadido mediante SHG. En una sola muestra, se visualiza la localización de osteoblastos, la deposición de fibras de colágeno extracelular y la formación de mineral óseo. Además, se observan estructuras ricas en lípidos predominantemente en el interior de osteoblastos aislados dispersos por las estructuras óseas en desarrollo. Muestra cortesía de Jacqueline Tabler y Sebastian Bundschuh, MPI-CBG Dresden (Alemania).
Obtención de imágenes ópticas multimodales de osteogénesis en un explante de cráneo de ratón mediante una combinación de microscopía de fluorescencia confocal visible con imágenes químicas multicolor mediante SRS y contraste físico añadido mediante SHG. En una sola muestra, se visualiza la localización de osteoblastos, la deposición de fibras de colágeno extracelular y la formación de mineral óseo. Además, se observan estructuras ricas en lípidos predominantemente en el interior de osteoblastos aislados dispersos por las estructuras óseas en desarrollo. Muestra cortesía de Jacqueline Tabler y Sebastian Bundschuh, MPI-CBG Dresden (Alemania).

Explore nuevas posibilidades con imágenes vibracionales y de tiempo de vida  

Muchos especímenes biológicos presentan emisión de fluorescencia, ya sea por fluoróforos endógenos o por marcaje fluorescente intencionado. Mientras que las señales SRS no se ven afectadas por la fluorescencia, las señales CARS pueden experimentar cierto grado de diafonía fluorescente.

Las herramientas TauSense de la plataforma STELLARIS pueden ayudar a resolver este problema. Mediante el uso de información basada en el tiempo de vida de la fluorescencia, se pueden separar las señales CARS instantáneas y las señales de fluorescencia. 

Arriba a la izquierda: imagen de microscopio CARS de lípidos en un tejido cerebral, con regiones de materia blanca rica en lípidos y materia gris. Arriba a la derecha: la imagen del tiempo medio de llegada de los fotones revela tiempos de llegada más cortos desde la materia blanca rica en lípidos y tiempos de llegada más largos desde la materia gris. Este resultado indica que las señales CARS instantáneas van acompañadas de señales de autofluorescencia de 2 fotones con un tiempo de vida finito. Fila inferior: separación basada en el tiempo de vida de las señales CARS instantáneas y las señales de autofluorescencia con un tiempo de llegada medio de 1,9 ns. Derecha: imagen superpuesta.
Arriba a la izquierda: imagen de microscopio CARS de lípidos en un tejido cerebral, con regiones de materia blanca rica en lípidos y materia gris. Arriba a la derecha: la imagen del tiempo medio de llegada de los fotones revela tiempos de llegada más cortos desde la materia blanca rica en lípidos y tiempos de llegada más largos desde la materia gris. Este resultado indica que las señales CARS instantáneas van acompañadas de señales de autofluorescencia de 2 fotones con un tiempo de vida finito. Fila inferior: separación basada en el tiempo de vida de las señales CARS instantáneas y las señales de autofluorescencia con un tiempo de llegada medio de 1,9 ns. Derecha: imagen superpuesta.

Aumente su productividad con datos inherentemente cuantificables

STELLARIS CRS ofrece toda la versatilidad y facilidad de uso disponibles con la plataforma STELLARIS. Esta integración le permite manejar una amplia gama de muestras difíciles y le ayuda a maximizar los beneficios de las imágenes CRS, incluida la obtención de datos inherentemente cuantificables a partir de enfoques de obtención de imágenes radiométricas y espectroscópicas. 

Imágenes SRS y espectros de dodecano (un hidrocarburo totalmente saturado, cian) y ácido linoleico (un ácido graso poliinsaturado, magenta) sumergidos en agua. La relación de intensidades a entre 1660 cm⁻¹ y 1440 cm⁻¹ permite cuantificar la insaturación de lípidos.
Imágenes SRS y espectros de dodecano (un hidrocarburo totalmente saturado, cian) y ácido linoleico (un ácido graso poliinsaturado, magenta) sumergidos en agua. La relación de intensidades a entre 1660 cm⁻¹ y 1440 cm⁻¹ permite cuantificar la insaturación de lípidos.

Fácil configuración de experimentos con un sistema totalmente integrado

Todos los aspectos de su experimento están totalmente controlados a través de la interfaz de usuario ImageCompass, lo que posibilita un uso cómodo e intuitivo de la microscopía CRS tanto para expertos como para principiantes.

Además, la integración del control láser CRS en ImageCompass permite a los usuarios pasar de la obtención de imágenes de un solo enlace químico a la obtención de imágenes espectroscópicas o multimodales en tan solo unos clics. 

Acceder a una imagen CRS con unos pocos clics usando la intuitiva interfaz de usuario ImageCompass.

Navegue fácilmente por muestras grandes y complejas

LAS X Navigator es una potente herramienta que le permite pasar rápidamente de buscar imagen por imagen a ver una visión general completa de su muestra. La integración completa de los experimentos multiposición CRS con Navigator le permite realizar escaneos de mosaico completo de muestras grandes, lo que proporciona toda la información necesaria para elegir las regiones de interés para investigaciones posteriores más detalladas.

Obtención automatizada de imágenes de muestras de gran superficie: aquí se muestra un escaneo en mosaico de alta resolución de un corte entero de cerebro de ratón. Una comparación de las correspondientes regiones de tejido cortical de ratones alimentados con una dieta rica en grasas frente a una dieta normal revela la aparición de placas arteriales patológicas ricas en lípidos en una dieta rica en grasas, pero no en una dieta normal. Muestra cortesía de Judith Leyh y el Prof. Ingo Bechmann, Universidad de Leipzig (Alemania).
Obtención automatizada de imágenes de muestras de gran superficie: aquí se muestra un escaneo en mosaico de alta resolución de un corte entero de cerebro de ratón. Una comparación de las correspondientes regiones de tejido cortical de ratones alimentados con una dieta rica en grasas frente a una dieta normal revela la aparición de placas arteriales patológicas ricas en lípidos en una dieta rica en grasas, pero no en una dieta normal. Muestra cortesía de Judith Leyh y el Prof. Ingo Bechmann, Universidad de Leipzig (Alemania).

Información cuantificable a partir de imágenes hiperespectrales o ratiométricas

Inspirado en los enfoques desarrollados por la comunidad de espectroscopía Raman, la CRS permite obtener imágenes ratiométricas y espectroscópicas que proporcionan información reproducible y cuantificable sobre la composición química de la muestra. Estas herramientas básicas de cuantificación están integradas en el software LAS X.

Las imágenes espectroscópicas SRS proporcionan información detallada sobre la composición química de las estructuras cerebrales. Izquierda: imagen de SRS que muestra estructuras de materia blanca sanas y ricas en lípidos (arriba) y depósitos lipídicos patológicos alrededor de una placa de amiloide-β (abajo a la izquierda). Derecha: los espectros SRS muestran que los depósitos patológicos están enriquecidos con lípidos de membrana (esfingomielina, fosfatidilcolina) en comparación con la materia blanca más rica en colesterol.
Las imágenes espectroscópicas SRS proporcionan información detallada sobre la composición química de las estructuras cerebrales. Izquierda: imagen de SRS que muestra estructuras de materia blanca sanas y ricas en lípidos (arriba) y depósitos lipídicos patológicos alrededor de una placa de amiloide-β (abajo a la izquierda). Derecha: los espectros SRS muestran que los depósitos patológicos están enriquecidos con lípidos de membrana (esfingomielina, fosfatidilcolina) en comparación con la materia blanca más rica en colesterol.
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