Gagnez en puissance pour créer des images de cibles autrement inaccessibles avec les méthodes traditionnelles

Bien que les méthodes traditionnelles de microscopie à fluorescence soient des outils de recherche très performants, le type et le nombre de cibles pouvant être visualisées sont limités. STELLARIS CRS vous aide à surmonter ces limites :

  • Utilisez un contraste endogène chimiquement spécifique pour visualiser des structures et des processus largement inaccessibles avec les méthodes traditionnelles
  • Obtenez des informations d’images tridimensionnelles qui permettent d’observer les détails les plus fins, même à l’intérieur d’échantillons 3D complexes
  • Bénéficiez d’une excitation peu perturbatrice pour des études dynamiques avec l’échantillon maintenu dans des conditions aussi proches que possible des conditions physiologiques, de la chronocinématographie à l’observation à long terme d’échantillons sensibles.
Image superposée montrant l’œil d’un poisson zèbre intact non marqué. En vert : Image de diffusion Raman stimulée (SRS) des composants lipidiques (à 2850 cm-¹). Rouge : Image SRS des composants protéiques (à 2935 cm-¹). Bleu : signaux de seconde harmonique, provenant principalement de la sclérotique et de la cornée. Échantillon fourni par Elena Remacha Motta et Julien Vermot, Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Strasbourg, France.
Image superposée montrant l’œil d’un poisson zèbre intact non marqué. En vert : Image de diffusion Raman stimulée (SRS) des composants lipidiques (à 2850 cm-¹). Rouge : Image SRS des composants protéiques (à 2935 cm-¹). Bleu : signaux de seconde harmonique, provenant principalement de la sclérotique et de la cornée. Échantillon fourni par Elena Remacha Motta et Julien Vermot, Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC), Strasbourg, France.

Suivez des processus biologiques complexes dans des échantillons vivants

Suivez la dynamique de multiples espèces chimiques à des échelles de temps de quelques secondes, en exploitant les capacités d’imagerie chimique multiplex rapide de STELLARIS CRS à l’aide de la source lumineuse picoEmerald FT à réglage rapide.

Échantillon vidéo avec l’aimable autorisation du Dr. Matthew Benton, EMBL Heidelberg.

Imagerie chimique multiplex et rapide d’un embryon de drosophile en développement. Protéines (rouge, SRS 2940 cm-¹), lipides (vert, SRS 2850 cm-¹) et une combinaison de génération de seconde harmonique et de fluorescence endogène à 2 photons (bleu). Chronocinématographie, 16 s/intervalle; durée 2 h 3 min (441 intervalles). Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation du Dr Matthew Benton, EMBL Heidelberg.

Obtenez des données d’images biochimiques statistiquement significatives en peu de temps

Processus de développement ou les maladies entraînent une modification des états métaboliques des cellules et des tissus. Ces états métaboliques se reflètent dans la composition biochimique endogène et l’organisation spatiale des organites cellulaires. 

Avec STELLARIS CRS, les utilisateurs peuvent sonder cette biochimie grâce à l’imagerie spectroscopique à 12 cm-1 de résolution spectrale. 

L’amélioration considérable de la qualité du signal et le réglage plus rapide du laser par rapport aux instruments de la génération précédente se traduisent par une imagerie chimique multiplex plus rapide d’un ordre de grandeur, ce qui permet aux utilisateurs d’acquérir des données d’images biochimiques statistiquement significatives en moins de temps.

Résultat du ségrégation d’un balayage spectral SRS (2800 - 3100 cm-¹, 38 points spectraux) d’une culture cellulaire bidimensionnelle (cellules U2OS supplémentées en cholestérol), montrant les gouttelettes lipidiques (jaune), les dépôts de cholestérol (magenta), les noyaux cellulaires (cyan) et le tampon aqueux (bleu).
Résultat du ségrégation d’un balayage spectral SRS (2800 - 3100 cm-¹, 38 points spectraux) d’une culture cellulaire bidimensionnelle (cellules U2OS supplémentées en cholestérol), montrant les gouttelettes lipidiques (jaune), les dépôts de cholestérol (magenta), les noyaux cellulaires (cyan) et le tampon aqueux (bleu).

Imagez des structures et des événements sans avoir recours à des colorants fluorescents

Le microscope STELLARIS CRS permet aux utilisateurs d’imager et de différencier des structures et des événements en utilisant leurs propriétés chimiques. Il permet ainsi d’accéder à une grande quantité d’informations biochimiques, métaboliques et pharmacocinétiques inaccessibles par les méthodes traditionnelles. 

Le contraste de l’image en CRS est fourni par les états vibratoires intrinsèques caractéristiques des différentes molécules de l’échantillon. Ainsi, aucune coloration de l’échantillon n’est nécessaire, ce qui élimine les inconvénients des méthodes d’imagerie à base de colorants, comme le photoblanchiment et les artefacts de coloration.

L’imagerie SRS multicolore révèle la distribution subcellulaire d’un composé pharmacologique marqué par Raman (jaune, imagerie SRS à 2230 cm-¹), dans le contexte des lipides et des protéines endogènes à l’intérieur d’un échantillon cellulaire par ailleurs non marqué. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation du Dr Matthäus Mittasch, Dewpoint Therapeutics GmbH.
L’imagerie SRS multicolore révèle la distribution subcellulaire d’un composé pharmacologique marqué par Raman (jaune, imagerie SRS à 2230 cm-¹), dans le contexte des lipides et des protéines endogènes à l’intérieur d’un échantillon cellulaire par ailleurs non marqué. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation du Dr Matthäus Mittasch, Dewpoint Therapeutics GmbH.

Imagerie tridimensionnelle intégrée pour les échantillons 3D 

STELLARIS CRS est parfaitement adapté à l’imagerie d’échantillons 3D, comme des tissus, des organoïdes ou de petits organismes modèles intacts, à une résolution subcellulaire en utilisant directement leurs propriétés chimiques. l’imagerie 3D sans post-traitement est une propriété intégrée du CRS, grâce à la combinaison de deux caractéristiques : 

  • Les signaux CRS sont générés par un effet optique non linéaire qui se produit exclusivement à l’intérieur du volume focal des lasers d’excitation, fournissant des informations d’image intrinsèquement tridimensionnelles.
  • Les faisceaux laser en proche infrarouge utilisés pour l’excitation CRS se propagent à travers l’échantillon avec un minimum de perturbation, ce qui permet une imagerie efficace même à l’intérieur d’échantillons 3D intacts.
Imagerie tridimensionnelle de tissus cérébraux : Empilement en Z d’une tranche de cerveau de souris de 200 µm d’épaisseur, montrant l’imagerie SRS simultanée d’axones myélinisés (rougeoiement) et la fluorescence à deux photons de neurones marqués par Thy1-YFP (cyan). Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation du Dr Monika Leischner-Brill, Institute of Neuronal Cell Biology, TU München, Allemagne.

Imagez des spécimens vivants dans des conditions aussi proches que possible des conditions physiologiques

L’excitation hautement efficace des liaisons moléculaires par CRS fournit un contraste d’image chimiquement spécifique à des vitesses sans précédent. Elle permet l’imagerie de spécimens vivants à des cadences vidéo. 

STELLARIS CRS est équipé d’un scanner tandem qui permet l’imagerie conventionnelle et à grande vitesse de nombreuses morphologies de spécimens. 

En plus de la vitesse, l’imagerie douce est essentielle pour préserver les échantillons vivants pendant l’observation à long terme. L’approche sans coloration combinée à l’utilisation de lasers à infrarouge proche maintient la phototoxicité et la photodégradation à des niveaux minimaux. 

Étude sans étiquette de la dynamique subcellulaire dans un organoïde vivant de l’intestin grêle. La chronocinématographie des signaux SRS (2940 cm-¹) montre des protéines et des lipides endogènes, ce qui permet de mieux comprendre l’organisation des cellules épithéliales et la dynamique des gouttelettes lipidiques dans ce système modèle. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation du Dr Ruslan Dmitriev, Université de Gand, Belgique.

Explorez le potentiel des informations morpho-chimiques et fonctionnelles dans votre expérience d’imagerie

Pour résoudre des problèmes difficiles dans le domaine des sciences de la vie et de la recherche médicale fondamentale, il est souvent nécessaire de maximiser les informations obtenues à partir de vos échantillons. Cela inclut souvent le besoin d’imagerie de cibles non traditionnelles, comme les changements dans le métabolisme des lipides.

STELLARIS CRS vous offre un système entièrement intégré qui vous permet d’acquérir et de corréler une large gamme de contrastes biochimiques et biophysiques – en plus des informations sur l’intensité et la durée de vie de la fluorescence confocale – afin de tirer le meilleur parti de votre expérience.
 

Plaques amyloïdes-β et dépôts lipidiques pathologiques associés visualisés dans des tissus cérébraux non marqués. L’analyse spectroscopique montre un enrichissement en lipides membranaires et un appauvrissement en cholestérol par rapport aux structures cérébrales saines voisines, ce qui ouvre une nouvelle fenêtre pour étudier les liens entre le métabolisme des lipides et la pathologie de la maladie d’Alzheimer. Avec l’aimable autorisation du Dr Martin Fuhrmann, Andrea Baral, Centre allemand des maladies neurodégénératives, Bonn.
Plaques amyloïdes-β et dépôts lipidiques pathologiques associés visualisés dans des tissus cérébraux non marqués. L’analyse spectroscopique montre un enrichissement en lipides membranaires et un appauvrissement en cholestérol par rapport aux structures cérébrales saines voisines, ce qui ouvre une nouvelle fenêtre pour étudier les liens entre le métabolisme des lipides et la pathologie de la maladie d’Alzheimer. Avec l’aimable autorisation du Dr Martin Fuhrmann, Andrea Baral, Centre allemand des maladies neurodégénératives, Bonn.

Obtenez des informations sur la composition biochimique de votre échantillon 

La combinaison des informations morphologiques et biochimiques peut être cruciale pour la compréhension des fonctions biologiques saines et des changements causés par la maladie.

STELLARIS CRS fournit une imagerie sans étiquette avec un contraste chimique à une résolution spatiale sans précédent. Avec la CRS, les fonctions biologiques peuvent être sondées à de nombreuses échelles spatiales, allant des organites subcellulaires aux groupes de cellules dans un tissu ou même aux structures pathologiques qui perturbent le fonctionnement du tissu. 

Visualisation de la composition biochimique endogène d’une tranche de pomme fraîche et non traitée. (A) Images représentatives d’une pile d’images spectroscopiques SRS. (B) Spectres SRS des régions d’intérêt présentées en (A). Jaune : pelure extérieure constituée d’une phase cireuse d’acides gras saturés à longue chaîne. Vert, rouge : couches cuticulaires internes constituées d’acides gras insaturés à chaîne courte. Bleu, magenta : composés polyphénoliques. Cyan : parois cellulaires constituées de polysaccharides. Orange : pigments caroténoïdes. (C) Résultat du mélange spectral à 8 couleurs montrant les structures biochimiquement distinctes.
Visualisation de la composition biochimique endogène d’une tranche de pomme fraîche et non traitée. (A) Images représentatives d’une pile d’images spectroscopiques SRS. (B) Spectres SRS des régions d’intérêt présentées en (A). Jaune : pelure extérieure constituée d’une phase cireuse d’acides gras saturés à longue chaîne. Vert, rouge : couches cuticulaires internes constituées d’acides gras insaturés à chaîne courte. Bleu, magenta : composés polyphénoliques. Cyan : parois cellulaires constituées de polysaccharides. Orange : pigments caroténoïdes. (C) Résultat du mélange spectral à 8 couleurs montrant les structures biochimiquement distinctes.

Révélez de nouvelles dimensions pertinentes pour le développement et la maladie

La visualisation directe des phénotypes cellulaires et des états métaboliques est essentielle pour comprendre les processus biologiques dans la santé et la maladie. Le traitement de l’échantillon peut altérer ces propriétés, c’est pourquoi une approche sans marquage peut être une alternative préférable.

L’imagerie CRS fournit les capacités spectroscopiques qui permettent une étude détaillée de votre échantillon dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. 

L’imagerie SRS sans étiquette révèle l’architecture cœur-coquille d’un modèle de sphéroïde de cancer de la peau multicellulaire et met en évidence l’apparition d’un phénotype cellulaire inattendu, riche en lipides (cellules isolées, jaune vif). Avec l’aimable autorisation du Dr. Julia Klicks, Prof. Rüdiger Rudolf, Hochschule Mannheim, Allemagne.
L’imagerie SRS sans étiquette révèle l’architecture cœur-coquille d’un modèle de sphéroïde de cancer de la peau multicellulaire et met en évidence l’apparition d’un phénotype cellulaire inattendu, riche en lipides (cellules isolées, jaune vif). Avec l’aimable autorisation du Dr. Julia Klicks, Prof. Rüdiger Rudolf, Hochschule Mannheim, Allemagne.

Combinez l’imagerie confocale par fluorescence avec l’imagerie chimique

Pour obtenir une vue inégalée des multiples dimensions biologiques de votre échantillon, STELLARIS CRS propose plusieurs méthodes d’imagerie étroitement intégrées au système confocal. Elles permettent une imagerie optique multimodale avec un contraste biochimique, biophysique et moléculaire. 

  • Diffusion Raman stimulée (SRS)
  • Diffusion Raman anti-Stokes cohérente (CARS)
  • Fluorescence monophoton ou multiphoton
  • Génération de seconde harmonique (SHG)
  • Imagerie avec lasers infrarouges (IR), visibles (VIS) et ultraviolets (UV) en mode simultané ou séquentiel
     
Imagerie optique multimodale de l’ostéogenèse dans un explant de calotte crânienne de souris utilisant une combinaison de microscopie confocale à fluorescence visible avec une imagerie chimique multicolore par SRS et un contraste physique ajouté par SHG. Dans un seul échantillon, la localisation des ostéoblastes, le dépôt de fibres de collagène extracellulaires et la formation de minéraux osseux sont visualisés. En outre, des structures riches en lipides sont observées principalement à l’intérieur d’ostéoblastes isolés disséminés dans les structures osseuses en développement. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation de Jacqueline Tabler et Sebastian Bundschuh, MPI-CBG Dresden, Allemagne.
Imagerie optique multimodale de l’ostéogenèse dans un explant de calotte crânienne de souris utilisant une combinaison de microscopie confocale à fluorescence visible avec une imagerie chimique multicolore par SRS et un contraste physique ajouté par SHG. Dans un seul échantillon, la localisation des ostéoblastes, le dépôt de fibres de collagène extracellulaires et la formation de minéraux osseux sont visualisés. En outre, des structures riches en lipides sont observées principalement à l’intérieur d’ostéoblastes isolés disséminés dans les structures osseuses en développement. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation de Jacqueline Tabler et Sebastian Bundschuh, MPI-CBG Dresden, Allemagne.

Explorez de nouvelles possibilités avec l’imagerie vibrationnelle et l’imagerie à vie  

De nombreux échantillons biologiques présentent une émission de fluorescence, provenant soit de fluorophores endogènes, soit d’un marquage fluorescent intentionnel. Alors que les signaux SRS ne sont pas affectés par la fluorescence, les signaux CARS peuvent subir un certain degré de diaphonie fluorescente.

Les outils TauSense de la plateforme STELLARIS peuvent aider à résoudre ce problème. En utilisant des informations basées sur la durée de vie de la fluorescence, vous pouvez séparer les signaux CARS instantanés des signaux de fluorescence. 

En haut à gauche : Image au microscope CARS des lipides dans un tissu cérébral, montrant les régions de la matière blanche et de la matière grise riches en lipides. En haut à droite : L’image du temps d’arrivée moyen des photons révèle des temps d’arrivée plus courts pour la matière blanche riche en lipides et des temps d’arrivée plus longs pour la matière grise. Ce résultat indique que les signaux CARS instantanés sont accompagnés de signaux d’autofluorescence à deux photons ayant une durée de vie limitée. Rangée du bas : Séparation basée sur la durée de vie des signaux CARS instantanés et des signaux d’autofluorescence avec un temps d’arrivée moyen de 1,9 ns. À droite : Image superposée.
En haut à gauche : Image au microscope CARS des lipides dans un tissu cérébral, montrant les régions de la matière blanche et de la matière grise riches en lipides. En haut à droite : L’image du temps d’arrivée moyen des photons révèle des temps d’arrivée plus courts pour la matière blanche riche en lipides et des temps d’arrivée plus longs pour la matière grise. Ce résultat indique que les signaux CARS instantanés sont accompagnés de signaux d’autofluorescence à deux photons ayant une durée de vie limitée. Rangée du bas : Séparation basée sur la durée de vie des signaux CARS instantanés et des signaux d’autofluorescence avec un temps d’arrivée moyen de 1,9 ns. À droite : Image superposée.

Augmentez votre productivité grâce aux données quantifiables inhérentes à 

STELLARIS CRS offre toute la polyvalence et la facilité d’utilisation de la plateforme STELLARIS. Cette intégration vous permet de traiter un large éventail d’échantillons difficiles et vous aide à maximiser les avantages de l’imagerie CRS, y compris l’obtention de données intrinsèquement quantifiables à partir d’approches d’imagerie ratiométrique et spectroscopique. 

Images et spectres SRS de gouttelettes de dodécane (un hydrocarbure entièrement saturé, cyan) et d’acide linoléique (un acide gras polyinsaturé, magenta) immergées dans l’eau. Le rapport des intensités à 1660 cm-¹ et 1440 cm-¹ permet de quantifier l’insaturation des lipides.
Images et spectres SRS de gouttelettes de dodécane (un hydrocarbure entièrement saturé, cyan) et d’acide linoléique (un acide gras polyinsaturé, magenta) immergées dans l’eau. Le rapport des intensités à 1660 cm-¹ et 1440 cm-¹ permet de quantifier l’insaturation des lipides.

Configurez facile des expériences avec un système entièrement intégré

Chaque aspect de votre expérience est entièrement géré par l’interface utilisateur ImageCompass, offrant une approche pratique et intuitive de la microscopie CRS, tant pour les experts que pour les débutants.

De plus, l’intégration de la commande laser CRS dans ImageCompass permet aux utilisateurs de passer de l’imagerie d’une liaison chimique unique à l’imagerie spectroscopique ou à l’imagerie multimodale en quelques clics seulement. 

Accès à une image CRS en quelques clics grâce à l’interface utilisateur intuitive ImageCompass.

Naviguez facilement dans des échantillons complexes et de grande taille

Le LAS X Navigator est un outil puissant qui vous permet de passer rapidement d’une recherche image par image à une vue d’ensemble de votre échantillon. L’intégration complète des expériences multipositions CRS avec le Navigateur vous permet d’effectuer des balayages de tuiles complètes de grands échantillons, fournissant toutes les informations nécessaires pour choisir les régions d’intérêt pour des investigations ultérieures plus détaillées.

Imagerie automatisée d’échantillons à grande surface : On voit ici un balayage à haute résolution d’une tranche entière de cerveau de souris. Une comparaison des régions correspondantes du tissu cortical de souris nourries avec un régime riche en graisses par rapport à un régime normal révèle l’apparition de plaques artérielles pathologiques riches en lipides dans le cadre d’un régime riche en graisses, mais pas dans le cadre d’un régime normal. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation de Judith Leyh et du professeur Ingo Bechmann, Université de Leipzig, Allemagne.
Imagerie automatisée d’échantillons à grande surface : On voit ici un balayage à haute résolution d’une tranche entière de cerveau de souris. Une comparaison des régions correspondantes du tissu cortical de souris nourries avec un régime riche en graisses par rapport à un régime normal révèle l’apparition de plaques artérielles pathologiques riches en lipides dans le cadre d’un régime riche en graisses, mais pas dans le cadre d’un régime normal. Échantillon reproduit avec l’aimable autorisation de Judith Leyh et du professeur Ingo Bechmann, Université de Leipzig, Allemagne.

Informations quantifiables à partir de l’imagerie hyperspectrale ou ratiométrique

Inspiré des approches développées par la communauté de la spectroscopie Raman, CRS permet une imagerie ratiométrique et spectroscopique qui fournit des informations reproductibles et quantifiables sur la composition chimique de l’échantillon. Ces outils de quantification de base sont intégrés dans le logiciel LAS X.

L’imagerie spectroscopique SRS fournit des informations détaillées sur la composition chimique des structures cérébrales. À gauche : image SRS montrant des structures de matière blanche saines et riches en lipides (en haut) et des dépôts lipidiques pathologiques entourant une plaque d’amyloïde-β (en bas à gauche). À droite : Les spectres SRS montrent que les dépôts pathologiques sont enrichis en lipides membranaires (sphingomyéline, phosphatidylcholine) par rapport à la matière blanche plus riche en cholestérol.
L’imagerie spectroscopique SRS fournit des informations détaillées sur la composition chimique des structures cérébrales. À gauche : image SRS montrant des structures de matière blanche saines et riches en lipides (en haut) et des dépôts lipidiques pathologiques entourant une plaque d’amyloïde-β (en bas à gauche). À droite : Les spectres SRS montrent que les dépôts pathologiques sont enrichis en lipides membranaires (sphingomyéline, phosphatidylcholine) par rapport à la matière blanche plus riche en cholestérol.
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