Aktuelles › ZEISS • Ver­dopp­lung der Auf­lö­sung für Mikro­sko­pie mit struk­tu­rier­ter Beleuchtung

Neuer Algo­rith­mus zur Bild­re­kon­struk­tion für das Super­auf­lö­sungs-Mikro­skop ZEISS Elyra 7

Mit SIM² stellt ZEISS einen bahn­bre­chen­den Bild­re­kon­struk­ti­ons­al­go­rith­mus vor, der die Auf­lö­sung und Qua­li­tät von SIM-Daten (Struc­tu­red Illu­mi­na­tion Micro­scopy) erhöht. Mit SIM² auf dem Mikro­skop­sys­tem ZEISS Elyra 7 kön­nen Bio­wis­sen­schaft­ler jetzt die her­kömm­li­che SIM-Auf­lö­sung ver­dop­peln und feinste sub­zel­lu­läre Struk­tu­ren leben­der und fixier­ter Pro­ben unter­schei­den, selbst sol­che, die nicht mehr als 60 Nano­me­ter von­ein­an­der ent­fernt sind.

SIM ist eine eta­blierte git­ter­ba­sierte Beleuch­tungs­tech­nik, die Auf­lö­sun­gen jen­seits der Beu­gungs­grenze opti­scher Mikro­sko­pie ermög­licht (Super­auf­lö­sung). Mit der Ein­füh­rung von ZEISS Lat­tice SIM vor zwei Jah­ren ging ZEISS einen Schritt wei­ter und kom­bi­nierte die Auf­lö­sungs­vor­teile von SIM mit einer extre­men Erhö­hung der Abbil­dungs­ge­schwin­dig­keit und der Detek­ti­ons­emp­find­lich­keit. Dies machte das Super­auf­lö­sungs-Mikro­skop ZEISS Elyra 7 zu einem bevor­zug­ten Instru­ment für die Bild­ge­bung von leben­den Zel­len. Mit SIM² macht ZEISS bei der Ent­wick­lung der Super­auf­lö­sungs­tech­no­lo­gie nun kon­se­quent noch einen Schritt und ermög­licht es For­schern, bis­he­rige Gren­zen der Auf­lö­sung, Bild­ge­schwin­dig­keit und Pro­ben­scho­nung zu überschreiten.

Neuer Algo­rith­mus stei­gert Auf­ö­sung, Schnitt und Robustheit

Der neue Rekon­struk­ti­ons­al­go­rith­mus SIM² ist den her­kömm­li­chen Bild­re­kon­struk­ti­ons­me­tho­den in Bezug auf Auf­lö­sung, Schnitt und Robust­heit über­le­gen. Dies erfor­dert weder unge­wöhn­li­che Kon­trast­me­tho­den noch Exper­ten­wis­sen über kom­plexe Mikro­sko­pie­tech­ni­ken. SIM² löst nicht nur Struk­tu­ren bis zu 60 Nano­me­tern auf, son­dern ermög­licht die Kom­bi­na­tion von Super­auf­lö­sung und hoch­dy­na­mi­scher Bild­ge­bung. Not­wen­dig ist dies, um schnelle bio­lo­gi­sche Pro­zesse in leben­den Zel­len oder Orga­nis­men zu beobachten.

Auf­lö­sun­gen leben­der bio­lo­gi­scher Pro­ben unter 100 Nanometer

Mit SIM² kön­nen For­scher nun erst­mals Details leben­der bio­lo­gi­scher Pro­ben mit Auf­lö­sun­gen weit unter 100 Nano­me­tern bei Geschwin­dig­kei­ten von bis zu 255 Bil­dern pro Sekunde abbil­den. Der ein­fa­che Zugang zu die­ser hohen räum­li­chen und zeit­li­chen Auf­lö­sung hilft, neue sub­zel­lu­läre Funk­ti­ons­prin­zi­pien zu ent­de­cken und ein bes­se­res Ver­ständ­nis der Ver­tei­lung und Archi­tek­tur von Orga­nel­len zu ent­wi­ckeln. For­scher aus den Berei­chen Ent­wick­lungs­bio­lo­gie, Neu­ro­wis­sen­schaf­ten, Bota­nik und angren­zen­den Dis­zi­pli­nen erhal­ten mehr Ein­bli­cke in ihre Modell­orga­nis­men und Pro­ben. Sie decken schnell ablau­fende zel­lu­läre Pro­zesse auf, kön­nen 3D-Struk­tu­ren mit hoher Ein­dring­tiefe auf­lö­sen und struk­tu­relle Ver­än­de­run­gen auf mole­ku­la­rer Ebene untersuchen.

Teil­neh­mer an einem Beta­test-Pro­gramm erkann­ten sofort das Poten­zial von ZEISS Elyra 7 mit Lat­tice SIM² für ihre For­schung und zeig­ten sich ange­sichts der neuen Mög­lich­kei­ten begeis­tert. Peter O’Toole, Lei­ter der Abtei­lung Bild­ge­bung und Zyto­me­trie an der Uni­ver­si­tät von York: „Ich erin­nere mich an meine Reak­tion, als ich die ers­ten Ergeb­nisse zu Gesicht bekam. Ich lächelte, weil ich ein­fach über­wäl­tigt war. Dar­auf­hin habe ich einige der wich­tigs­ten Benut­zer, die unmit­tel­bar pro­fi­tie­ren konn­ten, sofort per E‑Mail benach­rich­tigt. Von den Gewebe-Neu­ro­bio­lo­gen über Zell- und Mole­ku­lar-Immu­no­lo­gen bis hin zu denen, die mit Hefe und Bak­te­rien arbei­ten, pro­fi­tie­ren alle bereits von SIM².“

Mit der Ein­füh­rung von SIM² geht ZEISS kon­se­quent den nächs­ten Schritt auf dem Weg, ZEISS Elyra 7 kon­ti­nu­ier­lich als wich­tigste Platt­form für lebend­zell­kom­pa­ti­ble super­auf­lö­sende Mikro­sko­pie zu ent­wi­ckeln. Damit unter­streicht ZEISS sei­nen Anspruch, der wis­sen­schaft­li­chen Gemein­schaft fort­schritt­li­che Bild­ge­bungs­tech­no­lo­gien leicht zugäng­lich zu machen.

Über ZEISS

ZEISS ist ein welt­weit füh­ren­des Tech­no­lo­gie­un­ter­neh­men der opti­schen und opto­elek­tro­ni­schen Indus­trie. In den vier Spar­ten Semi­con­duc­tor Manu­fac­tu­ring Tech­no­logy, Indus­trial Qua­lity & Rese­arch, Medi­cal Tech­no­logy und Con­su­mer Mar­kets erwirt­schaf­tete die ZEISS Gruppe zuletzt einen Jah­res­um­satz von 6,3 Mil­li­ar­den Euro (Stand: 30.9.2020).

ZEISS ent­wi­ckelt, pro­du­ziert und ver­treibt für seine Kun­den hoch­in­no­va­tive Lösun­gen für die indus­tri­elle Mess­tech­nik und Qua­li­täts­si­che­rung, Mikro­sko­pie­lö­sun­gen für Lebens­wis­sen­schaf­ten und Mate­ri­al­for­schung sowie Medi­zin­tech­nik­lö­sun­gen für Dia­gnos­tik und The­ra­pie in der Augen­heil­kunde und der Mikro­chir­ur­gie. ZEISS steht auch für die welt­weit füh­rende Litho­gra­phie­op­tik, die zur Her­stel­lung von Halb­lei­ter­bau­ele­men­ten von der Chip­in­dus­trie ver­wen­det wird. ZEISS Mar­ken­pro­dukte wie Bril­len­glä­ser, Foto­ob­jek­tive und Fern­glä­ser sind welt­weit begehrt und Trendsetter.

Mit die­sem auf Wachs­tums­fel­der der Zukunft wie Digi­ta­li­sie­rung, Gesund­heit und Indus­trie 4.0 aus­ge­rich­te­ten Port­fo­lio und einer star­ken Marke gestal­tet ZEISS den tech­no­lo­gi­schen Fort­schritt mit und bringt mit sei­nen Lösun­gen die Welt der Optik und angren­zende Berei­che wei­ter voran. Grund­lage für den Erfolg und den wei­te­ren kon­ti­nu­ier­li­chen Aus­bau der Tech­no­lo­gie- und Markt­füh­rer­schaft von ZEISS sind die nach­hal­tig hohen Auf­wen­dun­gen für For­schung und Ent­wick­lung. ZEISS inves­tiert 13% sei­nes Umsat­zes in For­schungs- und Ent­wick­lungs­ar­beit – diese hohen Auf­wen­dun­gen haben bei ZEISS eine lange Tra­di­tion und sind glei­cher­ma­ßen eine Inves­ti­tion in die Zukunft.

Mit über 32.000 Mit­ar­bei­te­rin­nen und Mit­ar­bei­tern ist ZEISS in fast 50 Län­dern mit rund 30 Pro­duk­ti­ons­stand­or­ten, 60 Ver­triebs- und Ser­vice­stand­or­ten sowie 27 For­schungs- und Ent­wick­lungs­stand­or­ten welt­weit aktiv. Haupt­stand­ort des 1846 in Jena gegrün­de­ten Unter­neh­mens ist Ober­ko­chen, Deutsch­land. Allei­nige Eigen­tü­me­rin der Dach­ge­sell­schaft, der Carl Zeiss AG, ist die Carl-Zeiss-Stif­tung, eine der größ­ten deut­schen Stif­tun­gen zur För­de­rung der Wissenschaft.

Wei­tere Infor­ma­tio­nen unter www.zeiss.de

ZEISS Rese­arch Micro­scopy Solutions

ZEISS Rese­arch Micro­scopy Solu­ti­ons bie­tet als welt­weit ein­zi­ger Her­stel­ler Licht‑, Elektronen‑, Rönt­gen- und Ionen­mi­kro­skop­sys­teme aus einer Hand sowie Lösun­gen für kor­re­la­tive Mikro­sko­pie. Das Port­fo­lio umfasst Pro­dukte und Ser­vices sowohl für Bio­wis­sen­schaf­ten, Mate­rial- und indus­tri­elle For­schung als auch für Aus­bil­dung und kli­ni­sche Pra­xis. Haupt­sitz des Bereichs ist Jena. Wei­tere Pro­duk­ti­ons- und Ent­wick­lungs­stand­orte sind in Ober­ko­chen und Mün­chen sowie in Cam­bourne (Groß­bri­tan­nien) und Plea­s­an­ton (USA). ZEISS Rese­arch Micro­scopy Solu­ti­ons ist Teil der Sparte Indus­trial Qua­lity & Research.

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