新しい超解像顕微鏡スタンダード MIRAVA POLYSCOPE

製品情報

新しい超解像顕微鏡スタンダード MIRAVA POLYSCOPE

MIRAVA POLYSCOPEは、共焦点、STED、MINFLUXの観察モードを1台で実現し、マクロからナノまであらゆるスケールの生命現象を可視化します。例えば、まず共焦点でサンプル全体の概要を観察し、関心領域を特定した後、迅速にMINFLUXへ切り替えてナノメートル分解能で観察することが可能です。

MIRAVA POLYSCOPEはまた、STEDの性能を拡張する複数の革新的なオプション機能を備えています。アダプティブ照明、アダプティブオプティクス、EASY 3D STED、オートフォーカス、蛍光寿命イメージング(FLIM)、全自動アラインメントなどを、必要に応じて選択・追加できます。

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あらゆる分解能に対応した唯一無二のイメージングシステム

Abberior社のMIRAVAは、「真のポリスコープ」と呼ぶにふさわしい初の製品です。4種類の顕微鏡技術を統合することで、広域イメージングからナノメートル領域の分解能までをカバーします。

MIRAVAでは、分解能200 nmまでの共焦点イメージングを容易に行えます。MATRIXアレイ検出器を用いれば回折限界を超え、より詳細でバックグラウンドの少ない画像を取得できます。さらに数回のクリック操作でSTED（誘導放出抑制）を有効にすると、3次元での高性能な超解像イメージングが可能になります。加えて、MINFLUX（minimal fluorescence photon fluxes）を用いることで、単一分子を最大約3 nmの局在精度で検出できます。

これらのすべての技術は、洗練された、直感的なLiGHTBOXソフトウェアにより容易に操作できます。初心者は数分で高品質な画像を得られ、上級者は豊富な機能を活用できます。

固定マウス網膜組織のリボンシナプスについて、左から順に共焦点イメージング、MATRIX検出器、STEDモード、MINFLUXモードで撮影し、回折限界から分子解像度までを可視化しています。

■STED（Stimulated Emission Depletion）とは
光の回折限界を超える超解像イメージング技術です。励起レーザーに加えてドーナツ状のSTEDレーザーを照射し、蛍光分子の発光領域を狭めることで、従来の顕微鏡（約200 nm）をはるかに上回る、約30 nmといったナノスケールの解像度で観察できます。
（参考）https://abberior.rocks/knowledge-base/what-is-the-resolution-of-a-sted-microscope/

■FLIM（Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy）とは
蛍光色素が励起されてから発光するまでの時間（蛍光寿命）を測定して画像化する手法です。蛍光寿命は蛍光強度に依存せず、pH、温度、イオン濃度、分子間相互作用など周囲の分子環境の影響を反映します。FLIMにより、従来の強度イメージングでは得られない情報を取得できます。
（参考）https://abberior.rocks/superresolution-confocal-systems/modules/timebow-imaging/

■MINFLUX（Minimal Fluorescence Photon Fluxes）とは
次世代の超解像顕微鏡技術です。従来の顕微鏡とは異なり、蛍光色素がどこで発光しないかという情報を活用して分子の位置を決定します。これにより、最小限の光子数から分子スケール（ナノメートル）の分解能を実現します。
（参考）https://abberior.rocks/superresolution-confocal-systems/minflux/

easy3D STEDによる超解像3次元像

Abberior EASY3D デバイスは、プログラム可能な空間光変調器（SLM）を用いて、2Dおよび3D STED顕微鏡に必要な位相パターンを生成します。同時に、STEDビームの光学収差を補正するためにも使用できます。

SLMにより、横方向（XY）と軸方向（Z）の解像度向上に従来の2本の別々のSTEDビームの代わりに、単一のSTEDビームのみで対応する革新的な設計が実現しました。解像度向上をXY優先からZ優先まで柔軟に調整できます。単一ビーム設計によりビーム合成やアラインメントが不要となり、卓越したシステム安定性が得られます。

左図：従来の3D STED光路。XYとZのSTED光を別々の光路で作成するため、位置合わせがずれやすい。
右図：MIRAVAのEASY 3D STED光路。XYとZのSTED光を1つの光路上で作成することで、安定した3D STED画像が取得できます。

補償光学Rayshapeによる深部イメージング

RAYSHAPE動的収差補正を使用することで、組織や生物全体などの複雑なサンプルの深部まで、光学収差の影響を受けることなく観察できます。変形ミラーを備えた適応光学系により、RAYSHAPEは光学収差を自動補正し、埋め込み媒体や浸液媒体の種類に関係なく、試料全深度において明るく鮮明な画像を実現します。

FLEXPOSURE adaptive illumination

Abberior社のFLEXPOSURE adaptive illuminationパッケージは、RESCUE、DYMIN、MINFIELDの3つの手法で構成され、サンプル構造に応じてレーザー光を動的に適応させます。暗い領域への照射を最小化し、蛍光マーカーが局在する焦点領域に選択的に照射することで、最大限の信号と分解能を実現します。これにより光ブリーチングを大幅に低減し、従来のSTED顕微鏡では実現困難だった長期イメージングを可能にします。

左図：通常のSTED。シグナルが存在しない箇所にもSTED光が照射されます。
右図：RESCUE STED。励起光のみでスキャンを行った後、シグナルが検出された箇所のみSTED光を照射するため、STED光による褪色の影響を抑えることができます。

DYMINは、少量のSTED光を段階的に照射して構造をプロービングします。構造が検出されない場合は照明を遮断し、存在する場合のみ段階的にSTED光の強度を高めます。少量のSTED光でも大きな分解能向上が得られるため、必要な場合のみ完全な分解能のSTED光を照射することで、光ブリーチングを大幅に低減します。

MINFIELDは、視野全体にSTED-ドーナツをスキャンするのではなく、蛍光マーカーが局在する領域に対してSTED-ドーナツの低パワーコア領域のみをスキャンします。撮像領域を回折限界より小さい範囲に限定することで、STED分野では比類のない分解能が実現します。

MATRIXアレイ検出によるイメージング技術

Abberior社のMATRIX検出器は、23個の個別素子で構成され、回折限界を超える高分解能と優れた信号対バックグラウンド比を実現します。各素子がピンホール機能を備えることで焦点選択性を確保しつつ、全素子の信号を統合することで広面積検出器同等の光集約性を実現し、高信号強度と高分解能を同時に達成できます。

従来の単一検出器とは異なり、複数のMATRIX素子が異なる位置から信号を検出することで、焦点内信号と焦点外信号を正確に区別でき、困難な条件下でも鮮明な画像を実現します。さらにTRUESHARPイメージブースティングと組み合わせることで、事前の仮定なしにノイズを低減し、画像データを損なわずに解像度を向上させます。

MINFLUXモジュール – 最高の分解能を全ての研究者に

MIRAVA POLYSCOPEのMINFLUXモジュールは、光でナノメートルスケールの分解能を実現します。従来の手法とは異なり、蛍光色素がどこで発光しないかの情報から分子位置を決定し、最小限の光子数から分子スケール分解能を達成します。

MIRAVAシステムへの完全統合により、シンプルなワークフロー、専用のFLUX色素、直感的なLiGHTBOXソフトウェアで簡単に操作できます。サブナノメートルドリフト補正機能により、優れた堅牢性と光学品質を備えた、比類なき分解能を実現します。

機能・用途概要

2D/3D 多色共焦点顕微鏡、STED顕微鏡、MINFLUX顕微鏡

超解像機能

MATRIX　：23個のアバランシェフォトダイオード（APD）アレイによるバックグラウンド除去。

STED　　：2D STED：最大分解能20nm*1、３D STED：最大分解能75nm*1 （いずれもFWHM）

MINFLUX：２D MINFLUX。最大分解能3.2nm*1

励起光

MINFLUXレーザー

波長：640nm　モード：連続（CW）

STEDレーザー

波長：589nm、775nm　モード：パルス

励起レーザー

最大7波長

ドリフト補正

Fiducial markerを利用した、xyz方向におけるアクティブなサブナノメートル精度でのサンプル安定化

ビームスキャナ

高精度なビーム位置決めと任意の回転を可能にするQUADスキャナー

検出系

検出器

アバランシェフォトダイオード（APD、QE：～65％＠650nm）。３～５個。タイムゲーティング機能、完全なスペクトル柔軟性のためのRAINBOWスペクトル検出が可能。

オートアライメント

励起光、STED光、MINFLUX光、ピンホール、STEDドーナツ、MINFLUXドーナツのすべてを自動でアライメント

連続的なオートフォーカス*２

高速かつ高精度な連続z軸ドリフト補正付き

ソフトウェア

LiGHTBOX ソフトウェア：すべての長さスケールにわたるシームレスなイメージングを可能にする、使いやすく強力な顕微鏡制御ソフトウェア。デコンボリューション、多点タイムラプス、スティッチング、3Dビューアー、3Dエクスポート、Pythonスクリプト統合などのモジュールを搭載

収差補正*２

RAYSHAPE：Deformable mirrorを用いて、複雑なサンプル内部の深部まで、鮮明かつ明るいイメージングを実現

アレイ検出器*２

MATRIX：フォーカス外からのシグナルを物理的に測定することで、より優れたバックグラウンド除去が可能に

次世代デコンボリューション*２

TRUESHARP：記録されたデータからノイズとバックグラウンド信号を除去し、実験的に測定された情報を取り込むことで、画像の解像度、鮮明さ、輝きを大幅に向上させます。

蛍光寿命イメージング*２

TIMEBOW：蛍光寿命の測定と分離により、低侵襲なSTED光で分解能を向上させ、スペクトルチャネルだけでは実現できない、より自由な色素の組み合わせを可能にします。

アダプティブ照明*２

FLEXPOSURE：光退色と光毒性を最小限に抑え、最高の分解能を実現します。

試薬と標識

Abberior社では、高性能な共焦点・STEDイメージングに適した蛍光色素や標識も取り扱っております。

*1 サンプルや試薬、イメージングモードに依存します。*２オプション。

アプリケーション

TOM20 and GM130

Mitochondrial protein TOM20 and GM130 (Golgi) recorded with DyMIN STED.

ミトコンドリアのTOM20とゴルジ体のGM130をDyMIN STEDで観察した像

Microvilli

Actin in microvilli of Caco2 cells. Fixed cells were stained with Phalloidin Alexa 594 and superresolution were images recorded using STED at 775 nm. Samples by Roman Mannweiler, Institut für Klinische Physiologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin.

Caco-2細胞の繊毛のアクチン構造。固定化した細胞は、Phalloidin Alexa 594で染色して観察した(775nm STEDレーザー使用)。サンプルはRoman Mannweiler博士（ベルリン医科大学Charité)よりご提供

Multicolor staining

Abberior STAR dye triple-stained mammalian cell. Vimentin is highlighted with the brand new Abberior STAR GREEN (green), nuclear pores stained with Abberior STAR 580 (red) and peroxisomes are labeled with Abberior STAR RED (gray).

哺乳類細胞をAbberior STAR色素で3色染色したもの。ビメンチンはAbberior STAR GREEN(緑), 核膜孔タンパク質はAbberior STAR 580(赤)、ペルオキシソームはAbberior STAR RED(灰)でラベルした。