诺贝尔奖成果— 超高分辨率晶格层光显微镜

空间和时间分辨率的契合点

该显微镜由霍华德.休斯顿医学研究所Janelia研究园区的诺贝尔奖获得者Eric Betzig博士发明，被应用到生物系统，跨越了空间和时间的四个数量级。一个高灵敏度的初始物镜加上定制设计的照明系统，允许光学切片使用极低的光剂量并以的持续时间来进行成像。3D实验之前受限于光毒性，现可以连续监测数小时或数天。高时空分辨率，高速度和高灵敏度的结合使晶格层光成为活细胞显微镜新时代的工具。

Top and side view volume renderings of HeLa cells expressing mEmerald-Lifeact, demonstrating the higher speed and reduced phototoxicity of the lattice light (right) compared to Bessel beam plane illumination (left) when each is applied to super-resolution structured illumination microscopy (SR-SIM).

轴向分辨率增加2倍

光毒性和光漂白10倍~20倍减少

常规标本准备

常规的光束产生的是高斯光束，太厚超过细胞直径，只能允许亚细胞成像。无衍射光束穿过成像区域，产生一种亚微米厚度的虚拟光束，非常适用于无创的高速4D成像。

通过发散多个低强度超薄、无衍射光束穿过一片广泛的区域，在任意单一平面的强度都被降低，并且非线性光损伤机制的影响缩至。

标本被培养或安装在一个直径为5毫米的盖玻片上。无需特殊染料或标本处理。标本放置装置具有输入和输出端口，用于灌注加热或冷却介质。

相对于旋转盘共聚焦显微镜，

速度提升20倍

高轴向和时间分辨率同时实现-这是无论旋转盘共聚焦或者高斯光束都无法实现的范例。

晶格层光在标本上方水界面直角处结合了两个高专业性物镜。25X/1.1NA成像物镜是一个带校正环和长2毫米工作距离水浸没透镜。定制设计的0.71NA长工作距离的照明物镜被构造成适合紧邻成像物镜并且照明成像区域，以获得的信号和分辨率。第三个物镜位于标本腔室下方，作为观测标本位置的目镜。

照明是高度专业用于在特别薄的光层里达到能量输送。一个高速的空间光调制器（SLM）与环形掩模,允许密闭空间光晶格被投射到样品上。一个振镜来控制晶格运动，要么是抖动形成的均匀光片要么是离散开，加强了超高分辨率结构照明显微系统（SIM）。

使用一个高速高分辨率sCMOS探测器来捕捉图像。

SlideBook?6软件控制系统的各个方面，当提供纠偏原始数据，去卷积和查看三维样品图能力时，允许激光发射的复杂高速同步，空间光调制器图形显示，振镜运动和探测器读出，样品室和系统通过环保控制支持长期活细胞实验。接入端口支持灌注刺激剂，通过使用SlideBook?6控制输送数字化时间表和成像同步。

部件

3i晶格层光

照明光学元件

定制镜头

照明

-透射式LED和落射荧光LED用于定位样品

- 405nm, 445nm, 488nm, 514nm, 561nm, 640nm

检测模块

尼康25x/1.1，工作距离2mm配备500nm焦距管镜头，62.5x

样品室

5mm盖玻片

软件

SlideBook?

细胞培养装置

-灌注标本室带加热和CO2控制

-可溶性因子灌注口，可用SlideBook编程调度

采集速度

1,000 frames/sec, 100 x 20 um in xy field of view, 3D 18,000 frames/sec, 53 x 53 um in xyfield of view, 2D

检测光谱范围

400 - 740nm

检测放大

0 - 2.5x, continuous

观测区域XYZ（um）

100um x 70 um x 100um

488nm激发波长下XYZ分辨率（nm）

150 x 230 x 280 (SIM)

230 x 230 x 370 (Dither)

光片厚度（nm）

Light Sheet Thickness (nm)

探测器

滨松ORCA-Flash 4.0 v2 sCMOS可以通过C卡口连接到双探测器口

像素尺寸

像素格式

位元深度

帧率

6.5um

2048 x 2048 (4.2 Mpixel)

16 bit

100fps全帧

Intelligent Imaging Innovations (3i)设计并制造切缘活细胞和活体显微成像平台，由我们SlideBook?软件驱动。3i由一群科学家创建与1995年，他们的研究活动涵盖了细胞生物学、免疫学、神经科学和计算机科学。

我们的共同目标是提供多位显微平台，简单易用，模块化设计，并且满足生物学研究领域的专家不断变化的需求。

3i的总部设在美国科罗拉多州丹佛市，是一个采用再生材料的下线出租车维修厂。建筑包括其他可回收和再利用项目，如曲棍球玻璃，回收的托盘架，铁路棚车地板，和一个由2000个再生PET塑料水瓶组成的“细胞”墙系统。

3i的欧洲总部位于德国哥廷根，是哥廷根大学乔治?奥古斯特的家乡。

此外，3i与美国（亚哥，洛杉矶，巴尔的摩）和欧洲（伦敦，巴西）的应用和研究科学家有着广泛的业务往来。3i的合作伙伴遍及世界各地，包括中国及周边地区，日本，印度，以色列等地，均有经销商。