Zellen sind die grundlegenden funktionalen Einheiten auf dem Gebiet der Bio wissenschaften, und die Analyse feiner Strukturen wie sub zelluläre Organellen und Zytoskelette ist ein zentraler Forschungs schwerpunkt. Herkömmliche optische Mikroskope sind durch die Beugung grenze begrenzt, was es schwierig macht, zelluläre Feinstrukturen auf der 100-nm-Skala klar darzustellen. Strukturierte Beleuchtungs mikroskopie (SIM) ist eine hoch auflösende Weitfeld-Bildgebung stech no logie. Durch räumlich modulierte Beleuchtungs-und Frequenz bereichs rekonstruktion algorithmen kann die laterale Auflösung auf ~ 100 nm verbessert werden, was zu einem neuen Ansatz für die hoch auflösende zelluläre Bildgebung wird.
SIM erfordert eine dynamische Hoch geschwindigkeit abbildung lebender Zellen unter extrem niedrigen Photo toxizität bedingungen, wodurch extrem hohe Anforderungen an die Empfindlichkeit, die Geräusch kontrolle und die zeitliche Auflösung des Bildgebung systems gestellt werden. Ein Forschungs team übernahm das selbst entwickelteEnthüllerGloria 4.2SCMOS kameraVonHF Agile Gerät Co.,Ltd.-Mit einer Quanten effizienz (QE) von bis zu 95%-zur Durchführung von hoch auflösenden dynamischen Bildgebung experimenten an biologischen Zytoskeletten.
Ich. Bewerten Sie die Bildgebung fähigkeit derSCMOS kameraFür zelluläre Proben im 100-nm-Maßstab im SIM-Mikroskop mit Super auflösung.
II. Bewerten Sie das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der LeistungSCMOS kameraUnter kurzer Belichtung szeit (um niedrige Photo toxizität sanford rungen zu erfüllen).
Im Experiment wurde ein invertiertes Fluoreszenz mikroskop verwendet, das in ein SIM-Bildgebung modul mit Super auflösung integriert war. Die Proben waren fluoreszenz markierte Zytoskelette, die nach Standard vorbereitung auf der Bühne fixiert wurden. Für die Bild erkennung, dieEnthüller Gloria 4.2SCMOS kameraWurde mit den folgenden Einstellungen übernommen: ROI-Auflösung von 960 × 368, Binning-Modus von 2 × 2 (zur Verbesserung der Empfindlichkeit), Belichtung szeit von 10 ms, Bildrate von 100 fps, externe Trigger synchron isation und rausch armer CMS-Auslese modus (um das Bild SNR zu optimieren).
4.1 Analyse der Bildgebung leistung
Unter der 10 ms Expositions bedingung, dieRevealer Gloria 4.2 KameraKönnte die Bildaufnahme mit einer Bildrate von 100 fps erreichen-eine Out performance von EMCCD-Kameras unter den gleichen Bedingungen, die nur eine Erfassungs bildrate von 30 fps innerhalb von 10 ms unterstützen, was zu einer geringeren Effizienz der Bilddaten erfassung führt.
4.2 Analyse der Bildqualität
Einzelbild:
Unter 10 ms Belichtung, nach rechnerische Rekonstruktion der Bilder von derSCMOS kameraKönnte die Kontur-Mikro filament netzwerks truktur des Zytoskeletts dargestellt werden (Abbildung 1). Merkmale wie Faser orientierung und Verzweigung strukturen waren zunächst unter scheidbar, und lokale Schnittpunkte von Mikro tubuli fasern waren deutlich sichtbar, ohne zu verschmieren. Dies beweist, dass dieSCMOS kamera-Mit 95% hoher QE und 100 fps Erfassungs-Bildrate bei geringer Licht intensität-kann schwache fluor zierende Signale effektiv erfassen.
Abbildung 1
Zusammen gesetztes Bild:
Nach der Rekonstruktion unter Verwendung des SIM-Algorithmus erreichte die Auflösung des endgültigen zusammen gesetzten Bildes ungefähr 100 nm und durchbrach die Beugung grenze. Dadurch konnten die Verzweigung spunkte und Schnittpunkt morphologien von Mikro tubuli fasern klar unter scheidbar sein. Darüber hinaus unter Berufung auf den hohen Dynamik bereich (16-Bit) derGloria 4.2 KameraDas zusammen gesetzte Bild zeigte eine hervorragende lineare Reaktion und Detail retention in beiden Schwach signal bereichen (z. g., zell matrix) und starke Signal regionen (e.g., bereiche mit fluor zieren der Gruppen aggregation) ohne Sättigung oder Signal kompression.
Abbildung 2
Dieses Experiment hat die Gloria 4.2 erfolgreich integriertSCMOS kamera(Mit 95% hoher Quanten effizienz) in das Mikroskop-System mit Super auflösung von SIM, wodurch eine 100-nm-Auflösung von Zell proben mit 100 fps erreicht wird. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die selbst entwickeltenAufschluss sCMOS-KameraVonHF Agile Gerät Co.,Ltd.Eignet sich für Bilder kennung aufgaben im Bereich Bio wissenschaften, die geringe Photo toxizität, geringes Rauschen und hohe Geschwindigkeit erfordern.
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