Особенности:
- Глубокая in vivo визуализация тканей;
- Быстрое сканирование;
- Гибкая настройка областей интереса;
- Высокая доступность образца.
Серия микроскопов FEMTOSmart от Femtonics представляет собой кастомизируемые двухфотонные микроскопы, которые идеально отвечают потребностям клиентов. Особенностью данных микроскопов является приподнятый на станине корпус, который может перемещаться в направлениях X, Y и Z, предоставляя достаточно места под объективом для оптимального расположения биологических образцов. Данная особенность делает двухфотонные микроскопы FEMTOSmart пригодными для проведения исследований in vivo в широком спектре моделей организмов, начиная от рыбьих мальков и заканчивая мышами, перемещающимися в виртуальной реальности, или низшими приматами.
Серия микроскопов FEMTOSmart от Femtonics объединяет в себе три модификации, представляющие собой традиционные двухфотонные системы формирования двумерных изображений, способные выполнять функциональную визуализацию на основе гальванических и резонансных сканеров.
Гибкие режимы двумерного сканирования, такие как произвольное поточечное сканирование, многострочное сканирование и многокадровое сканирование, поддерживают ручной выбор отдельных клеток на двумерной плоскости. Пропуская измерение всего поля, можно поддерживать высокую скорость сканирования и отношение сигнал/шум. Быстрое покадровое сканирование и его комбинация с быстрой Z-фокусировкой является хорошо известным подходом для изучения двух- и трехмерных нейронных сетей.
Используя гибкие режимы двумерного сканирования (например, многострочное сканирование), имеется возможность быстро и точно отслеживать извилистые выступы дендритного разветвления. Микроскопы, оснащенные объективом с пьезо-позиционером или набором жидкостных объективов, позволяют отслеживать разветвление дендритов в 3D и представляют собой экономически эффективные альтернативные решения по сравнению с методами сканирования, основанными на акустооптическом сканировании.
Для стимуляции клетки или субклеточных компонентов необходимо быстро направлять лазерный луч по всему полю зрения, используя LED источник света, или оптимизировать схему сканирования, используя на одном оптическом пути сразу несколько лазеров, производя на выходе сканирование вдоль точки, линии, спирали или зигзага. Тогда как поточечное сканирование или вдоль линий позволяет проводить стимуляцию в определенных областях, таких как шипики или дендриты, спиральное и зигзагообразное сканирование, охватывающее большие области, позволяют одновременно стимулировать множество молекул на соме.
Трехфотонная микроскопия является не инвазивным методом анализа и позволяет получать функциональные изображения, делая клетки видимыми в глубоких тканях, с высоким пространственным разрешением и лучшей контрастностью по сравнению с двухфотонным возбуждением. Более длинные длины волн возбуждения меньше рассеиваются в биологических тканях, что делает возможным увеличение глубины проникновения, уменьшает возбуждение вне фокуса и увеличивает отношение сигнал/шум.
В перемещающемся по XYZ корпусе микроскопа FEMTOSmart размещены сканер, элементы управления и оптическая схема. Приподнятый корпус позволяет размещать под объективом микроскопа любой движущийся столик или систему виртуальной реальности. Сканирование образца осуществляется с помощью двух моторов: один перемещает объектив вдоль оси Z в диапазоне 50 мм; второй позволяет перемещать корпус самого микроскопа в плоскости XY в диапазоне 50 мм.
Точно настроенная оптическая схема позволяет получать изображения на глубине до 850 мкм, а диапазон длин волн от видимой до инфракрасной области спектра позволяет проводить измерения в режиме трехфотонного возбуждения. Регистрация сигнала осуществляется по нашей запатентованной технологии подвижного детектирования, в которой высокоточные InGaAs ФЭУ и сопряженные с ними оптические компоненты установлены на специальном рельсе, расположенном как можно ближе к объективу, что помогает поддерживать высокий коэффициент регистрации фотонов.
Модульная конструкция микроскопа позволяет осуществлять сборку компонентов, их перекомпоновку и модернизацию системы в целом, чтобы полностью соответствовать потребностям конечных пользователей. К микроскопу могут быть подключены несколько лазеров, необходимых как для визуализации, так и для фотокатализа. Микроскоп FEMTOSmart может быть оснащен множеством дополнительных модулей, позволяющих адаптировать его к широкому спектру биологических применений, таких как оптогенетика, сканирование дендритов или разарретирование.
Гальваносканер в сочетании с нашим интеллектуальным программным обеспечением позволяет выбирать различные режимы сканирования, охватывающие широко распределенные области интереса для анализа. Многокадровое сканирование позволяет сфокусироваться на клеточных телах, многострочное сканирование позволяет отслеживать биопотенциалы вдоль дендритов, произвольное поточечное сканирование позволяет измерять или фотостимулировать субклеточные компоненты с высочайшим временным разрешением. А наше программное обеспечение (отображение в реальном времени, различные функции анализа, алгоритм вычисления ΔF/F, параллельный сбор данных) помогает понять физиологические процессы Ваших исследований. Таким образом, FEMTOSmart Galvo позволяет Вам сканировать различные области интереса, обеспечивая быструю визуализацию и высокое отношение сигнал/шум за счет устранения фоновых шумов.
Данный режим был разработан для исследователей, целью которых является различие дендритной и даже шипиковой активности нейронов с помощью измерений практически в реальном времени. В этом режиме сканирования зеркала X и Y гибко направляют лазерный луч по прямым линиям или сложным кривым. Сканер большую часть времени собирает сигналы с этих линий, пропуская промежуточные участки между ними. Следовательно, скорость сканирования и отношение сигнал/шум для данных, получаемых из нескольких анализируемых областей, увеличивается в 3-4 раза по сравнению с покадровым сканированием (Galvo).
Данный запатентованный режим позволяет пользователям отображать ограниченную выбранную область вдоль линии, форма которой может быть прямой или изогнутой. Такой режим сканирования полезен для визуализации одноклеточных тел в различных областях образца или для отслеживания процессов вдоль изгибающихся дендритов, например, в тканях движущихся животных (Galvo).
Оптогенетика, разарретирование (uncaging) и другие методы фотостимуляции также поддерживаются уникальными шаблонами сканирования и их комбинациями. Сканирование точек произвольного доступа может быть использовано для стимуляции в фемтолитровых объемах головного мозга, вблизи дендритных отростков нейронов, где продолжительность стимуляции может быть установлена от микросекунд до секунд. Вызванные сигналы можно отслеживать с помощью визуализации кальция вдоль дендрита с использованием линейного сканирования почти одновременно с фотостимуляцией.
Быстрый резонансный сканер, используемый в данной модификации, позволяет выполнять высокоскоростное и высокочувствительное сканирование живых тканей. Растровое сканирование на основе резонансного сканера позволяет получать изображения со скоростью 31 кадр в секунду, что примерно в 5 раз быстрее, чем сканирование на основе гальваносканера по всему полю зрения объектива. Скорость резонансного сканера нелинейна: она различна в центре и по краям кадра. Используемая в микроскопе ячейка Поккельса ограничивает диапазон сканирования участком, где скорость сканирования близка к линейной, что позволяет избежать фотообесцвечивания и/или фотоповреждений с обеих сторон изображения. Сканирующая электроника выполняет динамическое облучение пикселей для линеаризации данных и для устранения искажения изображения. Данный подход делает FEMTOSmart Resonant наиболее подходящим решением для быстрого покадрового или объемного сканирования.
Быстрое XY-сканирование, объединенное с быстрым перемещением вдоль оси Z позволяет проводить 3D измерение объема практически в реальном времени, что дает возможность изучать изменения активности в 3D клеточных сетях или морфологию органов. Перемещение вдоль оси Z может быть выполнено с помощью объектива с пьезо-позиционером или жидкостного объектива одним из двух доступных режимов сканирования: покадровое объемное и внутрикадровое наклонное (Resonant).
Режимы сканирования и их комбинации также поддерживают оптогенетику, разарретирование и другие методы фотостимуляции. Например, произвольное поточечное сканирование может использоваться для стимуляции в объемах порядка фемтолитра вблизи дендритных шипиков, где продолжительность стимуляции может быть установлена от микросекунд до единиц секунд. Индуцированные сигналы вдоль дендрита могут отслеживаться путем линейного сканирования практически одновременно с фотостимуляцией (Galvo).
Клетки, распределенные в одном или нескольких слоях, можно стимулировать и получать их изображения с высокой скоростью, используя резонансный микроскоп, оснащенный точно синхронизированными LED источниками света. Доступны диоды с разными длинами волн возбуждения, например, 473 нм для ChR2 или 561 нм для NpHR. Это делает микроскоп пригодным для проведения оптогенетических экспериментов. Время переключения в доли микросекунд между стимуляцией и детектированием достигается с помощью ячейки Поккельса и стробированного детектирования (Resonant).
Тогда как двухфотонное возбуждение обеспечивает большую глубину сканирования и высокое пространственное разрешение, высокая частота сканирования резонансного сканера обеспечивает высокое временное разрешение. Это означает, что микроскоп подходит для измерения быстрых процессов в живых клетках, нейронных сетях или других цепях. Высокая частота сканирования кадров и неограниченная потоковая передача видео, объединенные с возможностью выполнения автоматических измерений, предоставляют возможность проведения длительных исследований, таких как отслеживание процессов обучения, извлечение памяти, ассоциативное обучение, развитие модельных организмов и т. д. Ниже представлена ранняя стадия развития эмбриона рыбок данио, онтогенез которого отслеживался и регистрировался в течение дня (Resonant).
FEMTOSmart Dual – это микроскоп с комбинацией гальво и резонансного сканеров, предоставляющая все преимущества обеих технологий визуализации. Гальваносканер направляет лазер точно и избирательно на клетки или субклеточные компоненты по выбору оператора, тогда как с помощью резонансного сканера пользователь может отслеживать события, собирая данные одновременно с высокой скоростью сканирования.
Трехфотонная (3P) микроскопия позволяет проводить неинвазивную структурную и функциональную визуализацию, делая клетки видимыми в глубоких тканях с высоким пространственным разрешением и лучшим контрастом по сравнению с двухфотонным возбуждением. Оптическая схема, необходимая для возбуждения 3P, обеспечивает более высокое осевое разрешение, чем у двухфотонной микроскопии. Спектральное окно обеспечивает трехфотонное возбуждение различных флуорофоров, таких как современные поколения белковых генетически кодируемых индикаторов кальция (например, GCaMP6), а частота повторения лазерного источника достаточна для визуализации переходных процессов Ca2+, вызванных нервной активностью.
На видео показан 3P z-стек толщиной примерно 1000 мкм из коры головного мозга мыши. Фиолетовый: кровеносные сосуды, зеленый: перициты, меченные GFP. Видеоматериал предоставлен доктором Северином Филсером.
FEMTOSmart Galvo, оснащенный дополнительным модулем 3P range (см. вкладку доп. модули), позволяет проводить возбуждение в диапазоне длин волн 1200–1700 нм. Более длинные волны возбуждения меньше рассеиваются в биологических тканях, что позволяет увеличить глубину проникновения, уменьшить внефокусное возбуждение и увеличить отношение сигнал/шум. На рисунке, полученном с использованием FEMTOSmart Galvo с модулем 3P range, показана спонтанная активность нейронов в меченной GCaMP6f зрительной коре головного мозга мыши: клетки возбуждались с использованием лазера с длиной волны 1300/1400 нм для трехфотонного возбуждения.
|
|
|
Генерация третьей гармоники – это специфический эффект 3P-возбуждения, возникающий в результате преобразования трех входящих фотонов в один излучаемый фотон с утроенной энергией и, таким образом, испусканием света, равного одной трети длины волны. ГТГ возникает на структурных поверхностях, которые образуются между жидкостями на водной основе и богатыми липидами структурами, например, биологическими мембранами, а также между водой и крупными белковыми агрегатами, такими как пучки коллагена или мышечные волокна. На рисунке показано ГТГ-изображение среза почки мыши: клетки почки возбуждались при 1500 нм, а излучаемые фотоны собирались в зеленом канале (~500 нм) детекторной системы.
|
Модель |
FEMTOSmart Galvo |
FEMTOSmart Resonant | |||
|
Метод анализа |
Функциональный имаджинг in vivo с глубиной проникновения до 850 мкм | ||||
|
Область сканирования |
До 800 × 800 × 850 мкм (с объективом 20Х, NA = 1) |
До 600 × 600 × 850 мкм (с объективом 20Х, NA = 1) | |||
|
Сканирующий элемент |
Гальваносканер |
Резонансный сканер | |||
|
Скорость сканирования |
200 мкс/точку (поточечное сканирование)
|
31 кадр/сек, 512×512 пикс.; 500 кадров/сек, 512×32 пикс. (многокадровое сканирование)
| |||
|
Оптимизация производительности |
Укороченный оптический путь с технологией подвижного детектирования
| ||||
|
Система регистрации |
InGaAs ФЭУ высокой чувствительность (QE > 40%) | ||||
|
Система отображения |
КМОП-камера | ||||
|
Режимы двумерного сканирования |
Растр
|
Много-кадровое
|
Много-строчное
|
Быстрое покадровое объемное
|
Внутрикадровое наклонное
|
|
Покадровое по траектории
|
Произвольное поточечное
|
Модельная стимуляция
| |||
|
Программное обеспечение |
MESc: управление процессом измерения и анализ полученных данных | ||||
|
Требования к ПК |
Window 7 или 10 (64-разрядная) | ||||
Моторизированный модуль позволяет вращать и наклонять объектив, предоставляя новый уровень свободы для измерения образца под различными углами. Данный модуль также оснащен объективом с пьезо-позиционером, что позволяет перемещать его еще и вдоль оси Z.
Новые хирургические методы, использующие линзы с градиентным показателем преломления или миниатюрные призмы, позволяют оптически исследовать глубокие структуры мозга. Внедрение этих технологий может быть улучшено с помощью моторизированного наклонного объектива за счет следующих аспектов:
|
Параметры |
Значения |
|
Вращение вокруг горизонтальной оси |
180° |
|
Вращение вокруг вертикальной оси |
100° |
|
Скорость вращения |
4° в секунду |
|
Воспроизводимость позиционирования |
Менее 0.02 мрад (≈ 2 мкм) |
|
Перемещение вдоль оси Z |
400 мкм |
|
Пропускание лазерного излучения |
> 80% для 700 – 1100 нм или 900 – 1300 нм |
|
Поддерживаемые объективы |
Стандартные и с большой апертурой |
|
Подсветка |
Зеленый диод |
|
Количество подключаемых детекторов |
Макс. 3 |
Зависимое от длины волны возбуждение по всему полю осуществляется за счет использования мощных LED диодов, установленных во вращающийся блок над объективом. Таким образом, флуоресцентное сканирование может быть достигнуто с помощью широкого спектра научных камер.
LED подсветка зеленым светом позволяет проводить высококонтрастную визуализацию кровеносных сосудов, используя преимущество, заключающееся в том, что высокое содержание гема в эритроцитах является возбуждаемым в диапазоне спектра 300 – 650 нм. Использование зеленой подсветки помогает перемещаться по поверхности любых органов в условиях in vivo и устанавливать пипетку для ввода или пэтч-клемпинга.
Для стимуляции во всем поле обзора
Освещение по всему полю с использованием LED источника света позволяет стимулировать молекулы и клетки однородно во всем поле зрения объектива. Объединение LED со стробированным детектированием позволяет добиться миллисекундного времени переключения между стимуляцией и детектированием.
Трехфотонная (3P) микроскопия является не инвазивным методом анализа и позволяет получать функциональные изображения более глубоких тканей с высоким пространственным разрешением по сравнению с двухфотонным возбуждением. 3P возбуждение происходит с использованием более длинных длин волн, которые меньше рассеиваются в биологических тканях. Эта особенность позволяет увеличить глубину проникновения, уменьшить возбуждение вне фокуса и увеличить отношение сигнал/шум.
Данная подвижка позволяет изменять точку фокусировки на образце, механически перемещая объектив. С этим модулем микроскоп способен собирать сигналы с разных слоев образца достаточно быстро, чтобы различить биологическую активность и отобразить ее в 3D. Для микроскопов Femtonics доступно два типа пьезо-позиционеров: пьезо, специально предназначенный для больших объемов сканирования, который перемещает объектив в диапазоне 400 мкм со скоростью до 30 Гц; быстрый пьезо, который перемещает объектив в диапазоне 100 мкм со скоростью до 100 Гц (частота обновления данных зависит от объема сканирования и объектива).
Данная структура представляет собой подъемное устройство для микроскопов серии FEMTOSmart, которое позволяет перемещать рабочий объектив на большие расстояния с целью изучения крупных объектов.
Подсчет одиночных фотонов с корреляцией по времени и визуализация производной времени жизни флуоресценции измеряют временную задержку между каждым испущенным фотоном и лазерным импульсом, вызывающим его. Это время не зависит от концентрации флюорофора и флуктуаций интенсивности возбуждающего излучения, однако предоставляет обширную информацию о молекулярных взаимодействиях и динамике.
Отображение срезов мозга или культивируемых тканей позволяет исследовать клетки в контролируемой среде вне живого организма. Градиентное контрастное освещение облегчает пэтч-клемпинг с камерой, в то время как детектирование проходящей флуоресценции улучшает сбор сигналов и отношение сигнал/шум.
Оптимизация оптического пути за счет оптомеханического блока позволяет использовать на одном оптическом пути сразу несколько лазеров. Для данных целей могут быть пригодны вторичные точно настроенные лазерные источники, позволяющие покрыть широкий спектр биоприменений.
Данный реагент представляет собой динитро-индолиновую маску формы глутамата, который высвобождает биологически активный глутамат быстрее, чем любое другое коммерчески доступное соединение. Он был разработан для получения высокого квантового выхода, требующего меньшего облучения для высвобождения, поэтому его эффективная концентрация ниже, чем у других арретирующих скаффолдов. Содержащееся в клетке соединение существует в форме соли трифторуксусной кислоты (DNI-GLU-TFA), обеспечивающей хорошую растворимость, стабильность и низкую гигроскопичность. DNI-GLU – это соединение, разработанное собственными силами компании Femtonics.
Программное обеспечение FEMTOSmart включает ряд функций, необходимых для эффективного сбора, визуализации и анализа данных. Эргономичный пользовательский интерфейс создан на основе опыта многих ученых, которые использовали платформу микроскопии FEMTOSmart.
Резонансные сканеры получают многоканальные изображения полного поля зрения со скоростью 30 кадров в секунду (fps) и могут даже достигать 1000 кадров в секунду при записи из меньшей области. Программное обеспечение FEMTOSmart обрабатывает высокие скорости передачи данных, возникающие во время сбора данных, с оптимизированной архитектурой обработки данных, которая может передавать данные на диск в режиме реального времени. Таким образом, только размер хранилища будет ограничивать продолжительность эксперимента. Особенности оптимизированного конвейера данных программного обеспечения FEMTOSmart:
Программное обеспечение FEMTOSmart поддерживает действительно одновременную многоканальную визуализацию и фотостимуляцию на аппаратных конфигурациях, оснащенных двумя световыми путями (FEMTOSmart Dual). Клеточные и субклеточные структуры можно фотостимулировать в точках, отрезках линий или спиралях, установленных пользователем. Свет можно точно дозировать с помощью редактора протокола эксперимента, в котором пользователь может быстро настроить формы волны с точностью до миллисекунды для управления элементами светового пути.
Области интереса (ROI) могут быть выбраны для выполнения определенных расчетов в реальном времени одновременно с получением изображения. ROI могут быть выбраны в различных формах и для фотоактивации могут быть сгруппированы вместе как отдельные популяции. Возможные расчеты ROI включают:
Интерфейс прикладного программирования для нашей платформы микроскопии FEMTOSmart (FemtoAPI) позволяет управлять микроскопом Femtonics с помощью сценариев MATLAB и Python. С помощью FemtoAPI можно создавать собственные протоколы измерений и интегрировать микроскопы Femtonics в другие программные среды лабораторий.
Расширения микроскопов FEMTOSmart на базе FemtoAPI позволяют:
Заказ можно сделать следующим образом:
Товар бывает в наличии на нашем складе в РФ крайне редко. Из-за высокой стоимости и специфических характеристик высокотехнологического оборудования в большинстве случаев оно отсутствует и на складе самого производителя, так как производится под конкретный заказ.
Недорогие расходные материалы и дополнительные комплектующие, пользующиеся популярностью, производятся в значительном количестве и могут быть отправлены нам нашими поставщиками в течение пары дней после получения оплаты по инвойсу.
Срок поставки оборудования зависит от 3 факторов:
1. Наличие товара на складе производителя и срок его производства;
Если товара нет на складе производителя, срок производства высокотехнологичного оборудования, как правило, составляет от трех до шести недель. Производство сложных комплексных систем может занимать больше времени.
2. Время на доставку груза в РФ;
Срок доставки груза в РФ зависит от его веса и габаритов. Если груз небольшой, то он летит самолетом, что занимает один-три дня до таможенного склада. Если вес груза измеряется сотнями килограммов, то он плывет кораблем в пределах месяца.
3. Срок прохождения таможенного контроля.
Данный этап занимает до 10 дней. В случае непредвиденных обстоятельств процесс таможенного оформления может затянутся на месяц и больше.
Срок поставки комплектующих Thorlabs занимает от 4 недель.
В стоимость товара будет входить цена производителя, стоимость доставки, таможенные сборы и НДС. Цена в рублях также зависит от колебаний курса.
