SRRF-Stream 是基于Andor iXon Life 和iXon Ultra EMCCD 相机开发的全新实时超分辨显微功能。

全新SRRF-Stream 超分辨

  • 实时 – 优化的工作流程,采集处理同时进行,避免后续再处理过程。在“实时模式”中查看。
  • 低激发光强度(mW-W/cm2) – 获得更长的活细胞观察时间和更精确的生理机能。
  • 使用传统的荧光染料,如GFP –  简单标记,无光控转换要求。
  • 活细胞动力学  –  每1-2秒全视野超分辨成像。使用ROI时> 10 fps。
  • 超高性价比 – 升级传统荧光显微镜(宽场、全内反射(TIRF)、转盘式共聚焦)到超分辨显微镜。

iXon SRRF-Stream 结果图比较

 

线粒体

图像比较了荧光标记的BPAE细胞,由宽场荧光显微镜和启用SRRF-Stream模块的iXon Life 888 EMCCD相机记录。使用63X物镜、2X光学放大、560nm照明。100幅原始“输入”图像被记录为每一幅合成的超分辨图像,使得单幅超分辨成像速率为0.5HZ。相同条件对比未使用SRRF-Stream模块,100幅标准宽场图像被记录然后取平均。原始图像是一幅更大视野的细胞图像,图中是显示了一个被放大的细胞,以便更容易地通过一个小区域显示线强度剖面对比。从图像中可以显而易见的发现分辨能力的大幅改善。

 

 

有丝分裂

图像比对荧光标记U2OS细胞系*由Andor Dragonfly高速共聚焦显微镜和使用SRRF-Stream模块的iXon Life 888 EMCCD相机记录。使用63X物镜、2X光学放大、 488nm照明。前所未有的超分辨能力使得观察到的有丝分裂纺锤体的精细程度大幅提升。通过这个区域的比较线强度剖面图被进一步证明。

*U2OS细胞系被固定,用抗α-微管蛋白一抗(绿色,AF488)和鬼笔环肽(红色,罗丹明)染色来显现肌动蛋白,DAPI染色呈现细胞核。标本由Klebanovych A., Laboratory of Biology of Cytoskeleton, IMG of the AS CR, v.v.i.提供。

SRRF vs SIM

丙肝病毒侵染抗NS5A染色的细胞。比较宽场,结构照明超分辨成像(SIM)和SRRF成像(SRRF宽场成像)。使用相同的物镜和光路,在相同的显微镜上记录相同视野的细胞场。唯一不同的是SIM由一台6.5um像素的sCMOS记录,而宽场和SRRF超分辨由一台16um像素的iXon EMCCD记录。SRRF出众的分辨能力显而易见,可轻松提升比传统的衍射极限2倍以上的分辨率,而SIM理论上受限于设计原理,只能达到低于2倍的传统衍射极限分辨率提升。标本由UCL的Grove实验室提供。

有丝分裂2

哺乳动物细胞进行有丝分裂。蓝色代表DNA染色,绿色微管和红色动物细胞。左图显示了宽场Z 序列, 右图是相同条件下启用SRRF的图像。 样品由华威大学Phil Auckland提供,在伦敦大学学院(UCL)的Henriques实验室成像。

BCS-40膜

200秒延时的标记细胞模和635nm LED照明成像的BSC-40活细胞。前100帧对应于1秒曝光的宽场成像;第二个100帧对应于SRRF-Stream成像,其中每帧由50幅图像(20ms曝光时间)的SRRF-Stream处理产生。样品由大卫·阿尔布雷希特提供(Ricardo Henriques和Jason Mercer在UCL实验室)。  

网格蛋白有被小窝

用mCherry标记的网格蛋白有被小窝的HeLa活细胞的图像比较,以2FPS在宽场显微镜上记录。100幅原始“输入”图像被记录为每一幅合成的超分辨图像,使得单幅超分辨成像速率为2FPS。通过SRRF-Stream图像的小区域显示线强度分布,指示相隔150nm的结构的分辨率。 样品由Caron Jacobs 提供(Ricardo Henriques 和 Mark Marsh 在UCL实验室 )。

酵母

与裂殖酵母活力表达菌株的3D投影蒙太奇法比较。用相同的曝光时间,由标准宽场与SRRF-Stream 宽场记录。 样品由Mohan Balasubramanian实验室(U. Warwick)和Gautam Dey(UCL的Buzz Baum实验室)提供。

血液

比较血小板,红膜,绿色内部颗粒的标准宽场和SRRF宽场成像。由UCL的Cutler实验室提供样品。

微管蛋白

表达GFP标记的微管蛋白的HeLa细胞以1FPS速度(20ms曝光的50帧的SRRF-Stream分析)在同一位置的SRRF-Stream宽场时间序列成像。样品由大卫·阿尔布雷希特提供(Ricardo Henriques和Jason Mercer在UCL实验室)。

iXon SRRF-Stream 应用

SRRF-Stream超分辨模块突破了经典的衍射极限,此外,使用非复杂样品标记、传统成像设备和低强度照明即可实时实现超分辨成像,为开启观察前所未见的活细胞结构和实时运动创造了条件,并以极低的光损伤实现了前所未有的时空分辨率。

SRRF-Stream的观测能力

  • 提供亚细胞器水平的蛋白结构分析
  • 追踪细胞内单分子
  • 使用实时追踪技术了解特殊单分子结构对细胞生理机能的影响
  • 获得更多的细节信息,更新细胞功能模型

SRRF-Stream 应用

  • 涉及单个SNARE蛋白结构的膜融合过程
  • 突触囊泡的动态变化
  • 通过突触可塑性和学习性进行树突棘改造
  • 信号转导及胞间通讯和分化

Xon SRRF-Stream 工作流程优势

采用最新开发的SRRF技术,由伦敦大学学院里卡多·亨里克博士(Ricardo Henriques)的实验室进行,并与Henriques博士密切合作,加强了对iXon EMCCD像机的优化运行。 Andor也是高级GPU处理优化技术的专家,在这种情况下采用SRRF算法,比现有的基于ImageJ的SRRF(NanoJ-SRRF)后处理执行快30倍。通过允许数据采集和SRRF处理并行操作,显著的加速使工作流程得到优化。

处理速度比较 - SRRF Stream vs NanoJ-SRRF

  • 输入图像像素 - 1024 x 1024
  • 每个SRRF图像输入拍摄图像数 - 100
  • 输出SRRF像素 - 4096 x 4096
  • NVidia GTX 1080 GPU卡

该图比较100幅原始输入图像块(1024 x 1024像素)的处理速率,以产生4096 x 4096像素的合成SRRF超分辨率图像。将SRRF-Stream与NanoJ-SRRF进行比较,处理发生在相同的Nvidia GTX 1070 GPU卡上。 SRRF-Stream加速且允许同时进行数据采集和处理,相比NanoJ-SRRF,SRRF-Stream能够进一步改善工作流程。

由于获取数据的处理速度比相机快得多,“SRRF-Stream启用”像机现在可以实现实时超分辨率,具有大视场超分辨率图像。

“在我们自己的实验室中彻底测试了SRRF-Stream,我们对他的工作流程以及使用更大视野得到活细胞超分辨率的能力印象深刻。通过将SRRF算法与iXon的高性能无缝结合,我们完成了世界上第一台用于荧光显微镜的超分辨率相机。”定量成像和纳米生物物理学博士里卡多·亨瑞克博士

iXon SRRF-Stream 使用

我需要哪些配置?

为使用SRRF-Stream需要哪些配置?

  • 新的iXon Life或iXon Ultra – 优化 的SRRF-Stream
  • SRRF-Stream许可证(解锁相机中的SRRF-Stream)
  • 与CUDA兼容的NVidia GPU卡*
  • MicroManager软件或Andor SDK2

* Nvidia GPU卡应具有V3.0或更高版本的计算能力以及4GB或更高版本的GPU内存。请注意,Andor使用“中档”GTX 1070 进行了大量测试,发现使用SRRF-Stream的数据采集的速度远远高于iXon相机。

MicroManager 

 

 

iXon SRRF-Stream 使用 

MicroManager 集成

为了使SRRF-Stream广泛使用,它已经完全集成到MicroManager(开源成像软件)开放资源显微镜软件平台中。

  • 在实时模式下输出实时超分辨率图像
  • 多维度 - 集成多通道,Z-stack和时间序列采集
  • SRRF-Stream参数可以通过“设备属性浏览器”与其他像机参数一起进行调整

技术文章:SRRF-Stream