產品經理
姓名:蔣澤群
電話:131-2160-4043
郵箱:oliver-jiang@dyna-sense.com
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Andor
Andor iXon SRRF-Stream 實時超分辨顯微成像模塊,將超分辨采集與處理融為一體,實現真正意義上的實時超分辨成像。它僅需極低激發(fā)光強度和傳統(tǒng)熒光染料,即可在活細胞動力學研究中以每秒1–2幀獲取全視野超分辨圖像,并且能以高性價比將寬場、TIRF、轉盤共聚焦等傳統(tǒng)熒光顯微鏡升級至超分辨水平。該模塊突破了衍射極限,為活細胞結構動態(tài)觀測開辟了全新路徑。
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SRRF-Stream 是 Andor 推出的全新實時超分辨顯微成像功能,僅搭載于 iXon Life 與 iXon Ultra 系列 EMCCD 相機。該模塊將超分辨圖像的采集與處理融為一體,實現真正意義上的實時超分辨成像,為活細胞結構與動態(tài)過程的觀測開辟了全新路徑。
與傳統(tǒng)超分辨技術相比,SRRF-Stream 具備多項差異化優(yōu)勢。其實時處理能力使圖像采集與超分辨運算同步進行,無需后期再處理,可在"實時模式"中直接查看超分辨結果;所需的激發(fā)光強度極低(mW–W/cm2 量級),可顯著延長活細胞觀察時間并保證更精確的生理狀態(tài);成像使用 GFP 等傳統(tǒng)熒光染料即可完成,標記簡單且無需光控轉換;在活細胞動力學研究中,每 1–2 秒即可獲得全視野超分辨圖像,使用 ROI 區(qū)域讀出時幀率可超過 10 fps;同時,它可將寬場、全內反射(TIRF)、轉盤共聚焦等傳統(tǒng)熒光顯微鏡以高性價比方式升級至超分辨水平。
頁面展示了多組開啟與關閉 SRRF-Stream 模塊的實測對比圖像,分辨率提升效果顯著。
| 樣本 | 成像條件 | 對比結果 |
|---|---|---|
| 線粒體(BPAE 細胞) | 寬場熒光顯微鏡,63X 物鏡,2X 光學放大,560 nm 照明,每 100 幅原始圖生成 1 幅超分辨圖(0.5 Hz) | 線陣強度剖面對比顯示分辨率提升顯而易見 |
| 有絲分裂(U2OS 細胞系) | Dragonfly 轉盤共聚焦,63X 物鏡,2X 放大,488 nm 照明 | 有絲分裂紡錘體結構的分辨能力大幅提升 |
| HCV 感染細胞(抗 NS5A 染色) | 同一顯微鏡、同一區(qū)域、相同物鏡與光路 | SRRF 可輕松提供傳統(tǒng)衍射極限 2 倍以上的分辨率,而 SIM 受原理限制提升不足 2 倍 |
| 有絲分裂哺乳動物細胞 | 藍色 DNA、綠色微管、紅色動粒,Z 序列成像 | SRRF 版 Z 系列圖像細節(jié)顯著優(yōu)于寬場 |
| BSC-40 活細胞膜 | 635 nm LED,200 秒延時,每幀由 50 幅 20 ms 曝光圖像處理生成 | 實現活細胞膜結構的動態(tài)超分辨觀測 |
| HeLa 活細胞網格蛋白微結構 | mCherry 標記,寬場 2 FPS | 線陣剖面證明 SRRF 可分辨相隔 150 nm 的結構 |
| 裂殖酵母(LifeAct 染色) | 相同曝光時間下的 3D 投影蒙太奇對比 | SRRF-Stream 寬場成像明顯優(yōu)于標準寬場 |
| 血液樣本 | 血小板、紅細胞膜、綠色內部顆粒 | 寬場與 SRRF 寬場成像細節(jié)差異明顯 |
| HeLa 活細胞微管蛋白 | GFP 標記,延時幀頻 1 fps(20 ms 曝光 × 50 幀) | 實現活細胞微管動態(tài)的實時超分辨成像 |
值得特別關注的是 SRRF 與 SIM 的對比實驗:SIM 圖像由 6.5 μm 像元的 sCMOS 記錄,而寬場與 SRRF 圖像由 16 μm 像元的 iXon EMCCD 記錄,在完全相同的顯微鏡、物鏡與光路條件下,SRRF 仍展現出更出眾的分辨能力。
SRRF-Stream 突破了傳統(tǒng)衍射極限,其核心價值在于:無需復雜的樣品標記流程,結合傳統(tǒng)成像設備與低強度照明即可實時實現超分辨成像,從而以更低的光損傷獲得更優(yōu)的時空分辨率,為活細胞結構和實時運動的觀察創(chuàng)造條件。
在觀測能力層面,該模塊可提供亞細胞器水平的蛋白結構分析,追蹤細胞內單分子,通過實時追蹤技術深入理解基于細胞生理機能的單分子機制,并幫助研究者獲取更多細節(jié)信息以更新細胞功能模型。其典型應用方向涵蓋涉及單個 SNARE 蛋白結構的膜融合過程、突觸囊泡的動態(tài)變化、經由突觸可塑性與學習機制進行的樹突棘改造,以及信號轉導、胞間通訊與細胞分化等研究。
SRRF 技術由倫敦大學學院(UCL)Ricardo Henriques 博士實驗室開發(fā),Andor 引入該技術并與 Henriques 博士密切合作,針對 iXon EMCCD 相機進行了深度優(yōu)化。依托 Andor 在高級 GPU 處理優(yōu)化方面的專長,SRRF-Stream 的算法執(zhí)行速度比基于 ImageJ 的 NanoJ-SRRF 后處理快約 30 倍;由于數據采集與 SRRF 處理可并行進行,工作流程得到顯著優(yōu)化。
頁面給出的性能基準測試條件為:輸入圖像 1024 × 1024 像素,每幅 SRRF 圖像由 100 幅原始圖像合成,輸出超分辨圖像 4096 × 4096 像素,處理在 Nvidia GTX 1070 GPU 卡上完成。測試表明,SRRF-Stream 的處理速度已遠超相機的圖像采集速度,這正是內置該功能的相機能夠在大視野下實現實時超分辨成像的根本原因。
Henriques 博士本人對此評價道:其實驗室對 SRRF-Stream 進行了全面測試,對其工作流程以及在更大視野下獲得活細胞超分辨率的能力印象深刻;通過將 SRRF 算法與高性能 iXon 相結合,實現了專用于熒光顯微鏡的超分辨相機。
運行 SRRF-Stream 需要以下軟硬件條件:
| 類別 | 要求 |
|---|---|
| 相機 | SRRF-Stream 兼容的 iXon Life 或 iXon Ultra EMCCD |
| 授權 | SRRF-Stream 許可證與安裝程序 |
| GPU | CUDA 兼容的 NVidia GPU 卡,計算能力 V3.0 及以上,顯存 4 GB 及以上 |
| 軟件 | MicroManager(64 位)或 Andor SDK2(64 位) |
| 可選配置 | 預裝經推薦與測試的 GPU 卡、支持 SRRF-Stream 的 MicroManager(綁定 iXon 相機序列號)及 Andor SDK2 的 PC 工作站 |
頁面同時指出,Andor 使用"中檔"GTX 1070 顯卡進行了大量測試,證實 SRRF-Stream 處理數據的速度遠高于 iXon 相機的圖像采集速度,因此無需高端顯卡即可滿足實時處理需求。
對于已擁有 iXon 888、iXon 897、iXon Life 888 或 iXon Life 897 的用戶,Andor 提供相機升級服務以獲得 SRRF-Stream 超分辨功能。升級流程為:在升級申請表中提供相機序列號,銷售工程師將就 PC 與 GPU 配置要求提供建議,下單后即可接收與該 iXon 序列號綁定的 SRRF-Stream 升級包(含安裝程序與許可證)。需要特別注意的是,升級 iXon 888 型號時還需額外申請 SRRF-Stream 相機優(yōu)化流程。
為推動 SRRF-Stream 的廣泛應用,該功能已完整集成至 MicroManager 開源顯微鏡軟件平臺。用戶可在實時(Live)模式下直接輸出實時超分辨圖像;支持多維度采集,可集成多通道、Z-stack 與時間序列成像;SRRF-Stream 的各項參數還可通過"設備屬性瀏覽器"與其他相機參數統(tǒng)一調整,操作體驗與常規(guī)相機設置完全一致。