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      蔡司顯微鏡光學切片組件Apotome 3如此簡便易用

         這是蔡司顯微鏡新出的產品——蔡司光學切片組件Apotome 3,利用結構照明,可以簡單有效地在寬場顯微鏡系統下消除非焦平面雜散光,在更為經濟的硬件擴展模式下,實現接近共聚焦顯微鏡的高品質光學切片成像效果。

        蔡司顯微鏡切片系統Apotome 3的應用

        皮質神經元:DNA和微管染色的三維渲染

        

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        ▲ 左圖為寬場蔡司顯微鏡所拍攝,右圖為蔡司Apotome所拍攝。分辨率的提高顯著優化了圖像質量。圖片由德國萊布尼茨老齡化問題研究所Fritz-Lipmann-Institut e.V.(FLI)的L. Behrendt 提供

        蔡司顯微鏡切片系統Apotome 3能夠自動識別物鏡放大倍率并將適當的柵格移至光路中,并根據不同柵格的位置獲得多幅圖像,其中包括光學切片圖像。此方法非常有效地消除了非焦平面雜散光,與傳統寬場熒光顯微鏡生成的圖像相比,蔡司顯微鏡切片Apotome 3能夠顯著提高軸向分辨率:即使是在如果蠅、小鼠胚胎等具有一定厚度的樣品中,也能得到支持三維渲染的優質光學切片。

        果蠅胚胎的光學切片

        

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        ▲ 綠色:HRP,紅色:glia,Z 軸序列圖像。100μm圖片由德國明斯特大學神經生物學研究所的C. Klämbt 提供

        小鼠胚胎的光學切片

        

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        ▲ 綠色:GFP,紅色:Cy3,物鏡:Plan Apochromat 40×/1.3油鏡。圖片由德國哥廷根大學解剖學中心的N. Büttner 和T. Vogel 提供

        憑借蔡司Apotome 3光學切片技術特有的去卷積算法,圖像質量可得到進一步改善。在保留所有原始數據的同時,該系統還允許在寬場、光學切片以及反卷積的圖像之間切換,實現出色的靈活性和兼容性。反卷積算法快速、穩健且易于使用,能夠提高圖像的分辨率。通過改善對比度、提高光學分辨率和抑制背景噪音,蔡司Apotome 3可以更好地解析樣品深層次中更細微的結構。

        受精4天后的轉基因斑馬魚幼體的光學切片

        

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        ▲ 受精4天后的轉基因斑馬魚幼體,膠質纖維酸性蛋白、乙;⒐艿鞍、綠色熒光蛋白和DNA的熒光信號。包埋于1.2%低熔點瓊脂糖中。圖片由萊布尼茨老齡化問題研究所的Fritz-Lipmann-Institut e.V.(FLI)的 H. Reuter 提供

        蔡司Apotome 3不僅為動物研究做出貢獻,在植物研究領域同樣有不俗的表現:

        感染共生菌的百脈根的光學切片

        

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        ▲ 感染了共生菌的百脈根,觀察自發熒光和mCherry標記的共生菌。圖片由德國弗萊堡大學的 F.A.Ditengou 提供

        蔡司顯微鏡光學切片組件Apotome 3的原理

        出色的成像效果,離不開背后高科技的加持。傳統寬場顯微鏡在成像時,相機會檢測到焦平面以外區域的發射光,因而使得對比度和分辨率降低(下圖圖A)。

        

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        ▲ A:傳統熒光顯微鏡所拍攝;B-E:蔡司Apotome 3所拍攝

        蔡司顯微鏡切片系統Apotome 3則將柵格結構投影到樣品的焦平面中,柵格與焦平面信號形成強烈的干涉條紋,而非焦平面處則條紋不明顯,其雜散光信號被抑制,然后使用掃描方式將柵格移動到不同位置,進而掃描整個視野。(圖B,C和D)。

        因此蔡司Apotome 3在每一柵格位置都能夠自動獲取一張數字圖像,系統使用特有算法將所有的圖像處理成一個具有高對比度和分辨率的光學切片圖像(圖E)。

        光學切片成像技術的發展歷程

        蔡司Apotome 3有別于一般僅依靠算法提高寬場分辨率的方法,是真正能被看見的技術,其發展已有20多年歷史。

        1998年,在牛津大學的科學家托尼·威爾遜(Tony Wilson)首次提出使用結構化照明代替均勻的寬視場照明,在傳統熒光顯微鏡中使用光學切片。這一絕妙的構思很快由蔡司商業化:2002年,蔡司發布了第一代光學切片成像技術ApoTome,收獲了不俗的市場反響。

        隨著蔡司光學切片成像技術的日漸成熟,蔡司于2010年發布了全新電動ApoTome.2。這一技術可自動匹配物鏡并加入了自帶反卷積算法,從而進一步提升圖像信噪比。此后十年,擁有著廣泛客戶基礎的ApoTome.2開啟了“霸屏”模式。

        經過時光的歷練和技術的沉淀后,2020年10月,蔡司帶著新一代Apotome 3走來,重新進行了硬件設計,使得整體更加簡潔,同時性能更加穩定可靠,并支持多種最新的熒光光源,滿足不同用戶的使用需求。此外,Apotome 3也支持蔡司ZEN軟件中廣受好評的“Direct Processing”功能,客戶在采集圖像時,可以同步進行圖像運算處理,真正做到“一鍵即得”的簡單操作體驗。

        聽蔡司君講了這么多,小賽的驚嘆聲不絕于耳,接連問了幾個大家都非常關心的問題,

        Q1 這么神奇,使用復雜嗎?只能搭配高倍鏡使用吧?

        不會啊,操作非常簡單,和你平時拍照一樣。此外,物鏡倍數隨便選~在對從幾百微米到納米的結構成像時,通常使用帶有不同放大倍數的物鏡。Apotome 3配有三種不同幾何結構的柵格,可讓各種物鏡達到理想的分辨率。

        Q2 染料有什么限制?

        沒有啊,無論是DAPI、Alexa488、Rhodamin、Cy5等熒光染料,還是GFP、mCherry等活體染料,都可自由選擇,不受技術制約。另外,在光源的選擇上,Apotome 3可以與傳統的金屬鹵化物燈、經濟型白光LED燈或光線柔和多色的Colibri照明系統配合使用。只需更換濾色片,系統便會自動將柵格移至正確位置。

        沒等蔡司君說完,雙眼“放光”的小賽已經跑回實驗室向老板和科研小伙伴們去“安利”這款神器。蔡司君接下來給大家總結一下常見應用和解決方案:

        

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        蔡司顯微鏡切片系統Apotome 3是提供經濟、高效、高對比度、高分辨率的光學切片成像解決方案;诔錾墓鈱W切片成像技術、自由選擇光源和熒光染料,您可獲取更多微觀結構信息。從組織切片和細胞培養,到全胚胎的廣泛應用中,蔡司Apotome 3為您量身定制,優勢盡顯,上面的典型應用總有一款合適您,快來試試吧。

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