蔡司配备Lattice SIM²的Elyra 7 超高分辨率活细胞成像系统

Cos-7细胞的颜色编码投影，该细胞用α-微管蛋白抗体Alexa 488的免疫荧光标记。

在实现传统SIM分辨率翻倍的同时，SIM²让您能以高达255 fps的速度对活体和固定样品进行低光毒性成像。SIM²与Burst、Leap模式相结合，可以更胜以往的速度进行超高分辨率采集。使用SIM Apotome模式，甚至可以实现几乎无损的图像采集，这意味着每次重建图像只需要一个原始图像！或者利用Elyra 7 Duolink同时对两个不同的染色结构进行成像，并使用多通道荧光进行超高分辨率成像。

Cos-7细胞中内质网（钙网蛋白-tdTomato）的时间序列成像呈现了高度活跃的结构变化。

Elyra 7几乎可以处理所有类型的样品，包括对光毒性敏感的培养细胞、具有较强散射性的线虫，以及厚度不超过100 μm的植物或组织切片。Elyra 7集数种显微技术于一身，包括：LatticeSIM²、SIM² Apotome、宽场DIC、SMLM和TIRF。您可以任意使用这些技术（甚至全部用上）来采集图像，并将同一样品的图像关联起来，从而深化对于样品的认知。您甚至可以利用关联成像流程把Elyra 7与其它各种成像系统相结合，如配备Airyscan的LSM共聚焦显微镜或扫描电子显微镜。

SMLM：非洲爪蟾A6细胞（肾上皮细胞）。

Lattice SIM使用点阵模式的晶格状栅格（而非传统SIM中的网格线）来照射样品区域。这样，成像速度得到了大幅提高。此外，晶格模式还提供更高的对比度，从而更可靠地重建图像。由于晶格模式照明的采样效率是传统SIM的2倍，因此样品照明所需的激光剂量更少。这种晶格照明使得SIM成为了理想的活细胞成像技术。晶格照明的光子效率得到了大幅提升，这让您能够在提高成像速度的同时，也能获得更高的对比度和更低的光漂白。

Cos-7细胞用α-微管蛋白抗体Alexa fluor 488染色，使用基于广义维纳滤波器的传统SIM算法以及新型SIM²重建技术来处理其图像。上图显示，SIM²与SIM相比，分辨率得到了提高。物镜：Plan-Apochromat 63× / 1.4油镜。

SIM²是一种突破性的新型图像重建算法，可提高结构照明显微镜数据的分辨率和光学切面质量。SIM²兼容Elyra 7的所有SIM成像模式，并完全集成在ZEN软件中。

与传统重建算法不同，SIM²是一种双步图像重建算法。第一步，进行衍射级次合并，实现去噪和频率抑制滤波。所有这些数字图像操作所产生的效果都转化为数字SIM点扩散函数（PSF）。后续的迭代反卷积使用的正是PSF。与使用实验性PSF对基于硬件的显微数据反卷积的优势类似，SIM²算法在分辨率、光学切面和稳定性方面优于传统的单步图像重建法。

Lattice SIM²可以让您对传统染色样品进行精细至60 nm分辨率的多色成像。联会复合体由于体积小，以前只能使用复杂的方法（如三倍扩大样品的超高分辨率成像）才能对其进行三色成像。无需对样品进行特殊处理或染色，Lattice SIM²便可以分辨出远低于100 nm距离的SYCP3（侧生组分）和SYCP1-C（横向细丝的C-末端）两条线状。更重要的是，三色图像提供了关于SYCP3蛋白和SYCP1蛋白之间距离的结构信息。即使在SYCP1蛋白中，N-和C-末端两个标记之间不足50nm，也可以被清楚的分离。

通过使用SeTau647免疫标记SYCP3，使用Alexa 488免疫标记SYCP1-C，使用Alexa 568和Lattice SIM²模式免疫标记SYCP1-N，直观呈现三倍标记的小鼠睾丸联会复合体结构。

“我还记得看到首批结果的时候， 因为实在太兴奋了，所以我忍不住大笑起来。我接下来的反应便是向那些能立即受益的关键用户发送邮件。从组织神经生物学家，到细胞和分子免疫学家，再到酵母、细菌的研究人员，所有这些人都已通过SIM²受益匪浅。”

——约克大学成像和细胞测量实验室主管Peter O‘Toole

SIM Apotome

当使用宽场显微镜进行活细胞成像时，常常会受到非焦平面模糊信号及背景信号的干扰， 从而降低图像的对比度和分辨率。Elyra 7提供SIM Apotome模式，利用结构光照明，提供高对比度及高分辨率（包括横向和轴向）的快速光学切面图像。

SIM² Apotome
SIM Apotome采集模式与SIM²重建算法相结合，让您可以对高对比度、高分辨率的快速活细胞成像进行进一步低光毒性调整。在以不同放大倍数获取大面积或大体积样品图像的同时，也可以使用更快的光学切面速度来提高工作效率。

SIM² Apotome：对比Cos-7细胞的宽场和SIM² Apotome单平面图像，其中微管染色（α-微管蛋白抗体Alexa Fluor 488，绿色）和细胞核染色（Hoechst，蓝色）。物镜：LD LCI Plan-Apochromat 25× / 0.8 Imm Corr。

在单分子荧光定位显微技术 (SMLM) 中，可随机激活荧光分子，仅让众多分子中的一个处于激活状态。这使得您能够获得高于点扩散函数（PSF）衍射极限的定位精度。一旦被记录，分子将会变为暗态，然后重复激活与关闭的过程，直至所有分子被捕获。在一幅新图像中将绘制出定位信息，供您创建超高分辨率图像。您可以使用Elyra 7的SMLM技术（如PALM、dSTORM和PAINT），实现20 – 30 nm的横向分辨率。ZEN软件将对您的数据进行无缝图像重建。

此外，Elyra 7还提供基于PRILM技术的3D SMLM模式。为了编码Z轴，PSF得到了重塑，于是在只采集一个平面的同时，您可以获得1.4 µm深度的体积信息（轴向分辨率为50 – 80 nm）。因此，您可以获得具有一致分子级别分辨率的完整细胞3D数据。

BSC1（肾上皮细胞）线粒体膜的3D PAINT成像。

活体样品的研究常常聚焦于不同蛋白质或细胞器的相互作用。对相关结构同步成像是正确理解这些高速动态过程的关键。为您的Elyra 7配备Duolink适配器，以操作两台sCMOS相机，并充分利用宽场技术的所有优势：

• 在整个观察视野内进行真正的双色同步成像——在图像中几乎没有任何延迟（例如在使用扫描技术时，或在不同通道进行持续数据采集期间，可能会发生的延迟）。

• 选择低曝光时间，以获得整个活细胞的超高分辨率实时快照。

• 相同时间内可获得双倍信息，以提高固定细胞实验的工作效率。

• 使用双相机采集任何可能的颜色组合，而集成的多通荧光滤片组会将可能的串色风险极大降低。

• 无需切换滤光片即可获得4色图像，让您的多色实验更加快捷。

• 在两台sCMOS相机上进行多色SMLM实验。

Elyra 7 Duolink sCMOS相机适配器可用于双色同步采集，它使用集成的多带通发射滤光片，可实现高效图像采集。

Cos-7细胞表达了内质网标记物钙网蛋白-tdTomato（品红）和线粒体标记物Tomm20-mEmerald（绿色），同时进行了双色成像。视频展示了ER和线粒体的高动态相互作用。

只有当同时实现超高分辨率和高动态成像时，才能捕捉到细胞内小囊泡的扩散运动（特别是弹道运动）。通过对2D时间序列数据进行Burst处理，Elyra 7能够在大观察视野中以255 Hz的频率生成超高分辨率图像，甚至可以在Lattice SIM和SIM Apotome采集模式中同步采集双色图像。

U2OS细胞表达Rab5-mEmerald（绿色）和tdTomato标记的与高尔基体相关的转运标记物（洋红）。双色图像同步采集，曝光时间为1.5ms/相位，观察视野为1024 × 1024像素（64 μm × 64 μm）。

Elyra 7 Leap模式将体积成像速度加快了三倍，同时降低了样品上的光漂白。Lattice SIM采集模式仍然可以采集所有细微细节，同时以38体积/分钟的速度对U2OS细胞（表达钙网蛋白-tdTomato）的整个体积（18张平面图像）进行成像。SIM Apotome采集模式可以将体积成像速度提高三倍。

U2OS细胞表达钙网蛋白-tdTomato，用于对内质网进行成像。时间序列显示体积数据集的最大强度投影。