N-SIM S와 동일한 고해상도를 제공하는 개인용 초고해상도 현미경
N-SIM E는 기존 광학 현미경보다 두 배 높은 해상도를 제공하는 간소화되고 경제적인 초고해상도 시스템입니다.
N-SIM E와 공초점 현미경을 함께 사용하면 공초점 이미지에서 원하는 위치를 선택하고 쉽게 초고해상도 모드로 전환하여 더 자세한 내용을 얻을 수 있는 유연성을 제공합니다.
나노 세계로의 탐험은 생명 과학 분야에서 새로운 지평을 열어줄 것입니다.
주요 특징들
기존 광학 현미경의 두 배 해상도
N-SIM E는 니콘의 혁신적인 "구조화 조명 현미경(structured illumination microscopy)" 기술을 활용합니다.
이 강력한 기술을 니콘의 탁월한 개구수(NA) 1.49를 자랑하는 명성 높은 대물렌즈와 결합함으로써, N-SIM E는 기존 광학 현미경의 공간 해상도를 거의 두 배(약 115 nm*) 향상시키고, 미세한 세포 내 구조와 그 상호작용 기능을 상세하게 시각화할 수 있도록 합니다.
* 이 값은 3D-SIM 모드에서 488 nm 레이저로 여기된 100 nm 비드의 반치폭(FWHM)으로 측정되었습니다.
사진 : ①, ②
• B16 흑색종 세포 내 미세소관 (YFP 표지)
• 대물렌즈: CFI 아포크로마트 TIRF 100XC 오일 (NA 1.49)
• 이미지 획득 속도: 약 1.8초/프레임 (동영상)
• 재구성 방법: Slice (슬라이스)
• 촬영 협조: 이화학연구소(RIKEN) 정량생물학센터 세포 극성 조절 연구실 오카다 야스시 박사
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① Super-resolution image (3D-SIM)
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② Conventional widefield image
사진 : ③,④
• 살아있는 HeLa 세포 내 소포체 (ER) (GFP 표지)
• 대물렌즈: CFI 아포크로마트 TIRF 100XC 오일 (NA 1.49)
• 이미지 획득 속도: 약 1.5초/프레임 (동영상)
• 재구성 방법: Slice (슬라이스)
• 촬영 협조: 후쿠시마 의과대학 의학부 생체의학연구소 와다 이쿠오 박사
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③ Super-resolution image (3D-SIM)
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④ Conventional widefield image
초고해상도 이미징을 위한 1초/프레임의 빠른 시간 해상도
N-SIM E는 구조화 조명(Structured Illumination) 기술을 위한 빠른 이미징 성능을 제공하며, 약 1초/프레임의 시간 해상도로 생체 세포 이미징에 효과적입니다.
더 넓은 시야 확보
N-SIM E는 66 µm(마이크로미터) 사각형의 넓은 시야로 초고해상도 이미지를 얻을 수 있습니다. 이렇게 더 넓은 이미징 영역은 뉴런과 같이 넓은 시야가 필요한 응용 분야나 샘플에 대해 매우 높은 처리량을 가능하게 하여 데이터 획득에 필요한 시간과 노력을 줄여줍니다.
사진 : ⑤
•TRITC-팔로이딘 (F-액틴, 주황색) 및 Alexa Fluor® 488 (미세소관, 녹색)으로 표지된 NG108 세포의 성장 원추
•샘플 제공: 국립 연구 개발 법인 산업기술종합연구소(AIST) 이시야마 시즈하 박사 및 카토 카오루 박사
⑤ NG108 세포의 성장 원추
3D-SIM 모드를 이용한 축 방향 초고해상도 이미징
3D-SIM(Structured Illumination Microscopy) 모드는 3차원적으로 구조화된 조명 패턴을 생성하여 측면 및 축 방향 해상도를 2배 향상시킵니다.
적용 분야의 요구사항(예: 샘플 두께, 속도 등)에 따라 결과를 최적화할 수 있도록 "슬라이스(slice)" 및 "스택(stack)"이라는 두 가지 재구성 방법을 사용할 수 있습니다.
슬라이스 재구성은 특정 깊이에서 살아있는 세포를 이미징하는 데 적합합니다. 이 방법은 300nm 해상도로 광학 단면화를 통한 축 방향 초고해상도 이미징을 가능하게 합니다.
선택 사항인 스택 재구성은 Gustafsson의 이론을 기반으로 하며, 볼륨 데이터 획득에 적합합니다.
이 방법은 슬라이스 재구성보다 더 두꺼운 샘플을 더 높은 대비로 이미징할 수 있습니다.
3D-SIM image : ⑥
Conventional widefield image : ⑦
Bacillus subtilis 박테리아를 막 염색약인 Nile Red으로 염색하고, GFP에 융합된 세포 분열 단백질 DivIVA를 발현시킨 이미지입니다.
초고해상도 현미경을 통해 세포 분열 중 단백질의 정확한 위치를 파악할 수 있습니다.
재구성 방법: 슬라이스(Slice)
사진 제공: Henrik Strahl 박사 및 Leendert Hamoen 박사, Centre for Bacterial Cell Biology, Newcastle University
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⑥
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⑦
3D-SIM (Volume view) : ⑧
[Width: 26.16 μm, Height: 27.11 μm, Depth: 3.36 μm]
3D-SIM (Maximum projection) : ⑨
케라틴 중간 필라멘트를 위해 간접 면역표지(indirectly immunolabeled)하고 Alexa Fluor® 488 접합 이차 항체로 시각화한 마우스 각질형성세포(Mouse keratinocyte) 이미지입니다.
재구성 방법: 스택(Stack)
사진 제공: Reinhard Windoffer 박사, RWTH Aachen University
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⑧
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⑨
다중 스케일 실험을 위한 이미징 양식 간의 원활한 전환
N-SIM E는 AX/AX R과 같은 공초점 현미경(confocal microscope)과 동시에 결합하여 사용할 수 있습니다.
이를 통해 사용자는 낮은 배율의 넓은 시야(FOV)를 가진 공초점 이미지에서 원하는 샘플 위치를 지정한 후, 단순히 이미징 방식을 전환하는 것만으로 초고해상도(super-resolution) 이미지를 획득할 수 있습니다.
공초점 현미경과 초고해상도 시스템을 결합하면, 초고해상도 정보의 더 넓은 문맥적 시야(larger contextual views)를 얻을 수 있는 방법을 제공합니다.
즉, 전체적인 구조를 공초점 현미경으로 확인하고, 관심 있는 특정 부위는 초고해상도로 상세하게 관찰하는 것이 가능해집니다.
Select the location to acquire a SIM image in a confocal image : ⑩
Acquire the SIM image of the selected location : ⑪
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⑩
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⑪
3색 멀티 레이저 초고해상도 기능
N-SIM E 전용으로 설계된 컴팩트한 LU-N3-SIM 레이저 유닛에는 가장 일반적으로 사용되는 세 가지 파장 레이저(488nm/561nm/640nm)가 장착되어 있습니다.
이 유닛을 통해 다중 색상(multiple colors)으로 초고해상도(super-high resolution) 이미징이 가능합니다. 결과적으로, 분자 수준에서 관심 있는 다양한 단백질들의 동적인 상호작용(dynamic interactions of multiple proteins)을 연구할 수 있습니다.
초고해상도 현미경용 대물렌즈의 목표
실리콘 침수 대물렌즈(Silicone Immersion Objectives)
실리콘 침수 대물렌즈는 살아있는 세포의 굴절률과 유사한 높은 점성의 실리콘 오일을 침수액으로 사용합니다.
이러한 향상된 굴절률 호환성 덕분에, 이 대물렌즈들은 샘플 내부 더 깊은 곳에서 초고해상도 이미징을 수행할 때 광자 수집 능력과 해상도를 향상시킬 수 있습니다.
또한, 넓은 파장 범위에 걸쳐 우수한 색수차 보정 능력과 높은 투과율을 보여줍니다.
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CFI SR HP Plan Apochromat Lambda S 100XC Sil
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침수 대물렌즈(Immersion Objectives)
이 시스템은 고정된 샘플 이미징에 적합한 100배 오일 침수(oil immersion) 대물렌즈 또는 타임랩스(time-lapse) 살아있는 세포 이미징에 최적인 60배 수침(water immersion) 대물렌즈 중 하나로 구성할 수 있습니다.
SR(Super-Resolution) 대물렌즈는 파면 수차 측정 기술(wavefront aberration measurement technologies)을 사용하여 정렬 및 검사되므로, 초고해상도 이미징에 필요한 최소한의 비대칭 수차와 최고의 광학 성능을 보장합니다.
건식 대물렌즈(Dry Objectives)
-SIM E는 건식 대물렌즈(dry objectives)와 호환됩니다. 덕분에 렌즈를 교체할 필요 없이 초고해상도 이미징과 공초점 이미징을 모두 사용할 수 있습니다.
저배율의 넓은 시야(field-of-view)를 가진 건식 렌즈는 샘플 조직의 주변부에서도 고해상도 관찰을 가능하게 합니다.
건식 대물렌즈는 슬라이스 재구성(slice reconstruction)을 지원합니다.
스펙
