Neues Multiphotonensystem

In-vivo-Imaging erreicht neue Tiefen

Mit dem neuen Multiphotonensystem FVMPE-RS präsentiert Olympus ein schnelles und hochpräzises Laser-Scanning-Mikroskop für die In-vivo-Mikroskopie. Mit innovativen Funktionen bietet die jüngste Erweiterung der FluoView-Familie von Olympus neue Möglichkeiten für die In-vivo-Bildgebung bei großen Eindringtiefen.

Bild 1: Blutflussanalyse am Zebrafisch-Embryo: Laser-Durchlichtbeleuchtung mit 438 Bildern/s erlaubt die Quantifizierung von Blutflussgeschwindigkeiten und Zellzahlen.

Die Multiphotonenmikroskopie ist eine Kombination aus Laser-Scanning- Mikroskopie und Multiphotonen-Anregung und liefert hoch aufgelöste, dreidimensionale Bilder. Das Verfahren kann angewendet werden, um ohne Schädigung der Probe tief in lebendes Gewebe vorzudringen. Somit stellt es ein leistungsstarkes Werkzeug für die Forschung im Life-Sciences-Bereich dar und eröffnet grundlegende Einblicke in die komplexe Funktionsweise biologischer Systeme in vivo.

Das FVMPE-RS von Olympus eignet sich für zahlreiche anspruchsvolle Imaging-Anwendungen von flexibler Mehrfarben-Anregung in vivo bis hin zu kombinierten optogenetischen und elektrophysiologischen Untersuchungen. Dank des flexiblen und modularen Designs verfügt das System über Anpassungsmöglichkeiten zur Erstellung kundenspezifischer Systeme.

Das FVMPE-RS bietet exaktes Timing für anspruchsvolle und komplexe Experimentabläufe, die ein hohes Maß an Genauigkeit erfordern. Durch hochentwickelte Programmierfunktionen lassen sich ausgeklügelte Protokolle für Multi-Position-Imaging und optogenetische Stimulationen mühelos umsetzen.

Anzeige

Erfassung dynamischer Prozesse in unerreichter Geschwindigkeit
Mit einer Bildaufnahmerate von 438 Bildern/s (bps) und einer Bildgröße von 512 x 32 Pixeln liefert das FVMPE-RS laut Pressemitteilung die schnellste Aufnahmegeschwindigkeit am Markt in Verbindung mit einem weiten Sehfeld. Dies erlaubt die Untersuchung schnellster Abläufe im Inneren von Zellen, Geweben oder Organismen in beispiellosem Detailreichtum - vom intrazellulären Transport bis hin zu Blutflussanalysen (Bild 1) oder Ca2+-Signalübertragung - alles in Echtzeit.

Für viele funktionelle Studien ist die Darstellung größerer Areale entscheidend. Das System erzeugt Vollbildaufnahmen mit 512 x 512 Pixeln bei 30 Bildern/s ohne Beeinträchtigung des Sehfeldes. Dies wird durch die ausgefeilte Steuerung der Hybrid-Scanning-Einheit möglich, die auf der Leistungsfähigkeit des resonanten Hochgeschwindigkeits-Scanners aufbaut. Daneben ist ein galvanometrischer Scanner zur Optimierung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei der Darstellung in tiefen Gewebeschichten verfügbar. Mit der Möglichkeit, nahtlos zwischen den beiden hin und her zu schalten, werden komplexe Experimente mit der Verwendung beider Scannersysteme möglich.

Für simultane 3D-Stimulation und Bildaufnahme ist ein zusätzliches Scanner-Modul verfügbar, um auch die schnellsten Reaktionen in der Probe simultan zu erfassen. Die Synchronisation von Anregung und Bildaufnahme mit dieser einzigartigen SIM-Scanner-Anordnung ist für quantitative Fotomanipulationsexperimente ideal und ermöglicht darüber hinaus anspruchsvolle optogenetische Studien. Diese Neuromodulationstechnik dient der Steuerung und Überwachung neuronaler Aktivitäten mithilfe der lichtempfindlichen Proteine Rhodopsin und Halorhodopsin. Mit dem FVMPE-RS lässt sich die Laserstimulation dieser optogenetischen "Schalter" zeitgleich mit der bildgebenden Darstellung der Aktivität bewerkstelligen.

Für viele biologische Prozesse sind auch die Interaktionen zwischen Zellen in Geweben oder Organen von Bedeutung. Die Messung rascher Fluktuationen in Zellgruppen bei hohem Signal-Rausch-Verhältnis ist unter Anwendung des exklusiven Multipoint-Mapping-Moduls nun in hoher Präzision und Geschwindigkeit möglich. Bei diesem Verfahren erlauben dezidierte Scanning-Muster die Messung von Fluoreszenz- und elektrischen Signalen mit hoher Auflösung, ohne dass diese sich benachbarte Bildpunkte gegenseitig beeinflussen - ideal für Elektrophysiologie, Optogenetik oder Untersuchungen zur Systembiologie. Mit dieser Funktion lassen sich beispielsweise gezielt Rückschlüsse erlangen, wie einzelne Zellen zur gesamten Funktion eines Organs, wie z.B. des Gehirns, beitragen.

Präzise Mehrfarben-Anregung und Bildgebung
Das FVMPE-RS erlaubt detaillierte Studien zur Zellkonnektivität und zu Interaktionen zwischen Zellen. Durch Anregung mit mehreren Wellenlängen werden die einzelnen Fluorophore optimal angeregt und störende Wechselwirkungen auf ein Minimum reduziert. Dadurch wird die zeitgleiche Verfolgung mehrerer Fluorochrome unter jeweils optimalen Bedingungen möglich.

Mit dem neuen System hat Olympus das erste kommerzielle vierachsige Autojustage-System für die präzise Ausrichtung mehrerer Laserstrahlen vorgestellt. Dadurch werden Pixelverschiebungen, die durch Winkelveränderungen der Anregungsstrahlen zustande kommen, eliminiert. Das Resultat sind Mehrfarben-Experimente mit Multiphotonenanregung in beispielloser Qualität.

Optimale Strahlführung für Darstellung tiefster Gewebeschichten
Die mikroskopische Darstellung tiefer Gewebeschichten hat viele Bereiche der Life-Sciences-Forschung revolutioniert. Diese Technik ermöglicht beispielsweise Studien der Hirnfunktion, in denen unter In-vivo-Bedingungen Tiefen bis 1,3 mm erreicht werden. In nicht lebendem Gewebe, das zur Erhöhung der Gewebetransparenz mit dem ScaleA2 Reagenz oder vergleichbaren Methoden vorbehandelt wurde, können Forscher sogar in Tiefen bis 8 mm vordringen. (Bild 2 zeigt die Darstellung neuronaler Plastizität in einer Tiefe von 2 mm.)

Derartige Untersuchungen werden durch die erhöhte Eindringtiefe und eine deutlich gesteigerte Detektionsempfindlichkeit ermöglicht. Von speziellen Multiphotonenobjektiven bis hin zu hochempfindlichen GaAsP-PMT-Detektoren - optische Effizienz steht an jedem Punkt des Strahlengangs des FVMPE-RS im Fokus. So entstehen klare, hoch aufgelöste Aufnahmen von tief liegenden Schichten der Probe. Die Möglichkeit, niedrige Laserleistung anzuwenden, schützt lebende Zellen vor phototoxischen Wirkungen. Die präzise Anpassung des Lasers an anspruchsvolle Probenbedingungen wurde auch im "Deep Focus Mode" umgesetzt, der sich optimal für In-vivo-Proben mit starker Streuung eignet.

Markierungsfreie Bildgebung mit erweitertem Infrarotbereich
Durch Ausweitung des Infrarotbereichs für ein breiteres Spektrum an Fluorophoren bietet das FVMPE-RS nun optimale Multiphotonenanregung bis 1300 nm und ist in der Lage, Wellenlängen bis 1600 nm zu unterstützen. Diese längeren Wellenlängen eignen sich besonders für Untersuchungen, bei denen Frequenzverdoppelungs- oder Frequenzverdreifachungstechniken zum Einsatz kommen (Bild 3). Eine solche markierungsfreie Bildgebung ermöglicht die Darstellung von Strukturen wie Collagen und Hämoglobin in ihrem natürlichen Zustand - in Kombination mit In-vivo-Imaging eine leistungsstarke Technik (Bild 4).

Das System FVMPE-RS von Olympus vereint Geschwindigkeit, Präzision und Empfindlichkeit mit einem erweiterten Infrarotbereich und eignet sich optimal für eine Vielzahl von In-vivo-Imaging-Anwendungen zur Darstellung tief liegender Gewebeschichten. Weitere Informationen unter: www.olympus-europa.com/microscopy

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem LABO Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite