数码显微镜N-STO​RM 4.0超分辨显微成像系统

尼康的超分辨显微成像系统N-STORM4.0相较于N-STORM有了显著的改进。其图像采集速度提高了10倍，使得拍摄活细胞纳米级分辨率图像成为了可能。2015年3月15日，N-STORM4.0在德国哥廷根的“聚焦显微镜”会议上首次亮相，并于3月底正式上市。自2010年N-STORM发布以来，尼康在超分辨显微镜领域一直处于领先地位。N-STORM基于哈佛大学霍华德休斯医学研究所庄小威博士开发的随机光学重构显微技术。其原理是通过荧光分子的闪烁，暂时分离出单个的荧光分子并对其进行定位，从而重构出纳米级分辨率的图像。N-STORM4.0作为N-STORM的升级产品，实现了活细胞动态过程的超分辨成像。2014年的诺贝尔化学奖授予了超分辨显微镜领域，这证明超分辨显微镜技术正得到越来越多的关注，与此同时，超分辨技术应用扩展的需求也在增加。最新研究表明，基于随机光学重构的超分辨技术实现了活细胞动态超分辨成像，前所未有的观察到了细胞内结构的纳米级动力学过程。N-STORM4.0实现了激光激发设计和sCMOS相机的升级，使得单张图像的采集速率从分钟级提高到秒极。另外，新系统在成像视野的选择上提供了更高的灵活性，用户可以选择活细胞高速成像模式，或者选择固定细胞的大视野成像模式，以适应不同的应用需求。1Shroff,H.etal.,2008,NatureMethods,5(5),p417-423.2Jones,S.A.etal.,2011,NatureMethods,8(6),p499-505.3Shim,S-H.etal.,2012,Proc.Natl.Acad.Sci.,109,p13978-13983。►主要特点 | 纳米级水平的动态超分辨成像
新升级的光学和照明系统，完美匹配sCMOS相机。
图像采集速度比N-STORM提升近10倍，单张图像拍摄时间从分钟级提高到秒级。
活细胞动态超分辨成像，分辨率比传统光学显微镜提高10倍。80μmX80μm（拍摄分辨率512X512），拍摄速度30Hz；40μmX40μm（拍摄分辨率256X256），拍摄速度100Hz；20μmX20μm(拍摄分辨率128X128)，拍摄速度500Hz。| 高质量的超分辨成像
新升级的照明放大镜提高了激光的激发效率，使得单位面积的荧光分子密度增加。
采集足够数量荧光分子所需时间更短，图像采集速度显著提高。
单位时间内采集到的荧光分子数更多，图像清晰度显著提高。（左）用AlexaForFor®647标记的微管用N-STORM4.0成像（具有20秒采集时间）（右）与常规的N-STORM系统（20秒采集时间）相同的样品成像*AlexaFor是TeloFisher科学公司的注册商标。 | 宽视野的超高分辨率成像
新开发了成像系统中间变倍体，实现更大视野拍摄。80μmx80μm大视野成像，成像区域是前一代N-STORM的4倍。左：成像范围宽4倍，80μm×80μm（宽视模式）
右：常规模型的成像面积，40μm×40μm样品：线粒体ToM20与AlEXA647结合 | 多重漂移矫正机制
1）自相关漂移矫正算法，可矫正XYZ三维方向上的位置漂移。
2）以荧光小球或其他发光颗粒进行定位标记参照，进行三维方向上的漂移矫正。| N-STORM成像物镜
HP(HighPower)物镜与高功率激光相匹配，使荧光基团发生快速闪烁。
改进轴向色差校正，提高多色荧光的3D成像精度。CFIHPApochromatTIRF100xoil

CFIHPPlanApochromatVC100xoil

超分辨率荧光显微镜技术不同于传统光学显微镜的分辨率极限。

N-STORM是一种超分辨率数字显微镜系统的新技术，它结合了“随机光学重构显微术”（哈弗大学授权）和尼康的EclipseTi研究级倒置显微镜。

N-STORM能够显著提高分辨率，达到甚至是传统光学显微镜分辨率的十倍以上。它可以采集纳米级的二维或三维多光谱图像，横向分辨率接近20nm，纵向分辨率接近50nm。N-STORM将光学显微镜的分辨能力推向了前所未有的分子水平。与传统荧光显微镜不同，STORM并非同时观察样品中所有的荧光标记分子。在某一时间点，它只激活其中的一小部分。通过重复此过程，可以获得多张图像，通过这些图像以纳米级的精度定位分子，并组合这些图像以重构出超高分辨率的图像。

STORM是通过多次曝光并进行运算，获得荧光团的高精度定位信息，通过整合这些信息而重构出高分辨率的荧光图像（2D或3D）。这一技术可以获得更多细节信息，并将对样品的理解提升到分子水平。

STORM技术通过多次曝光并运算，获得荧光团高精度的Z轴定位信息，并通过重构获得纳米级分辨率的荧光3D图像。N-STORM的3D组件可在Z轴中确定单个分子的位置，从而获得高精度的3D超分辨率图像。

采用不同有机染料的混合物可以实现多色彩成像。这些染料可以通过短波长激光活化并发光，通过不同波长的激光激发而成为彩色图像。多次捕获的图像经过编辑后，可以成为具有超高分辨率的图像。

N-STORM能够将超分辨率的能力添加到尼康Ti-E倒置显微镜或A1R共聚焦显微镜系统上，极大程度地使用户受益。这也意味着超分辨率的能力可以被轻松地添加到现有的产品中，搭建成多功能的超分辨显微成像系统。

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