Wasserimmersionstechnologie und High-Content-Imaging: Eine genauere Betrachtung
Dreidimensionale (3D) zelluläre Assays haben sich als wertvolles Werkzeug in der Wirkstoffforschung und biologischen Forschung herausgestellt, da sie In-vivo-Umgebungen genau nachahmen und nachweislich physiologisch relevantere Daten erzeugen als viele 2D-Assays. Durch die verstärkte Nutzung von 3D-Kulturen für das Phänotyp-Screening und die Toxizitätsbeurteilung besteht eine zunehmende Notwendigkeit, die Sensitivität, die Auflösung und den Durchsatz von Assays zu optimieren.
Hier untersuchen wir, wie hochleistungsfähige Wasserimmersionsobjektive auf dem ImageXpress® Micro Confocal High-Content Imaging System diese wachsenden Anforderungen erleichtern, indem sie die Empfindlichkeit, Auflösung und den Durchsatz für komplexe 3D-Strukturen wie Sphäroide, Organoide und Organ-on-a-Chip-Biologie verbessern.
Was ist Wasserimmersionstechnologie?
Beim High-Content-Imaging platziert die Wasserimmersionstechnologie automatisch und konsistent eine Wasserschicht zwischen dem Objektiv (Vergrößerung) und der Probe.
Viele zelluläre Imaging-Systeme sind so konzipiert, dass Luft zwischen dem Objektiv und der Probe vorhanden ist. Wenn solche Trockenobjektive für das 3D-Imaging eingesetzt werden, wird ein wesentlicher Anteil des fluoreszenten Lichts, das von der Probe emittiert wird, vom Objektiv weggelenkt und geht verloren. Dies vermindert das Signal, das von der Probe erfasst wird, und lässt die Probe verzerrt erscheinen. Ölobjektive sind der Goldstandard für das konfokale 3D-Imaging , da sie mehr Licht aus der Probe sammeln, was die Signalintensität erhöht und die Bildauflösung verbessert. Ölimmersionsobjektive bringen jedoch ebenfalls Probleme mit sich, da Öl bei einer automatisierten Anwendung schwer zu handhaben ist und auch eine gewisse Verzerrung erzeugt, wenn große 3D-Proben aufgenommen werden.
Höhere Empfindlichkeit und Auflösung ohne Einbußen bei der Geschwindigkeit
Im Vergleich zu Luftobjektiven haben Wasserimmersionsobjektive eine höhere numerische Apertur, sodass sie mehr Licht aus der Probe gewinnen können. Dies erhöht die Bildintensität um das bis zu Vierfache und minimiert Verzerrungen, wodurch eine genauere Darstellung der Probenform ermöglicht wird. Einfach gesagt, befinden sich Zellen in Wasser. Indem Sie Wasser zwischen Objektiv und Probe platzieren, können Sie besser auf die Zellumgebung abgestimmt werden und ein qualitativ hochwertigeres Bild erzeugen.
Wasserimmersionsobjektive nehmen im Vergleich zu trockenen Objektiven (höhere NA) auch eine viel feinere Z-Schicht eines 3D-Bildes auf. Und dank der erhöhten Lichtsammlung erzeugen sie schärfere, klarere Bilder mit feineren zellulären Details.
20X Wasserimmersionsobjektiv
Konfokale 42-μm-Pinhole-Spinnscheibe
Maximale Projektion von 21 Z-Ebenen in 5 μm-Schritten (100 μm)
Da das Wasserimmersionsobjektiv ein höheres Signal von der Probe sammelt, können Sie Ihre Expositionszeit verkürzen und so die Aufnahmegeschwindigkeit erhöhen. Alternativ können Sie eine längere Belichtungszeit beibehalten und noch hellere Bilder aufnehmen.
Erhalten Sie tiefere Einblicke in dickere 3D-Proben
Das ImageXpress Micro Confocal System umfasst ein Tiefengewebe-Konfokalscheibenmodul und Laserbeleuchtungsoptionen, die mit Wasserimmersionsobjektiven kombiniert werden können, um Ihnen zu helfen, noch tiefere Aufnahmen in 3D-Proben zu machen. Je dicker die Probe ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass Sie ein Lochkreuzsprechen erleben, eine Kontamination, die durch das umgebende Licht entsteht, was zu Trübung und reduzierter Bildqualität führt. Das Tiefengewebe-Konfokal-Disk-Modul ist so konzipiert, dass das Crosstalk-Verfahren zwischen Pinholes minimiert und Trübungen entfernt werden, so dass Sie tiefer in die Probe schauen können.
Funktionsweise der Wasserimmersion mit dem ImageXpress Micro Confocal System
Die Technologie besteht aus zwei Flaschen, einer Membranpumpe und einem Adapter für das Objektiv. Die Pumpe leitet Druck in die Quellflasche und drückt Wasser zum Objektiv. Während des Imagings rollt Wasser vom Objektiv und wird über das von der Pumpe erzeugte Vakuum zurückgezogen. Die MetaXpress® Software füllt das Wasser bei Bedarf automatisch innerhalb von Millisekunden auf, um eine nahtlose Erfahrung zu ermöglichen.
Die Wasserimmersionsobjektive sind vor Ort aufrüstbar und können mit minimalen Änderungen an einem bestehenden Arbeitsablauf einfach implementiert werden. Wenn Sie das System zum ersten Mal einschalten oder von einem Luftobjektiv zu einem Wasserobjektiv übergehen, dauert es nur wenige Minuten, bis das Wasser auf das Objektiv übergeht, sodass das Imaging beginnen kann.
Sensoren sind in das Wassersteuerungssystem integriert, um Fehler (z. B. Leckagen) zu erkennen und den Systemzustand zu überwachen. Das -System ist so konzipiert, dass es das Ziel automatisch mit Wasser versorgt und aufrechterhält und so die Einrichtung und den Betrieb für den Anwender nahtlos gestaltet. Die Software bietet zudem benutzerfreundliche Warnmeldungen, wenn es Zeit ist, die Flaschen nachzufüllen, die in der Regel einmal wöchentlich nachgefüllt werden müssen, je nachdem, welche Probentypen gerade bearbeitet werden.
Übersehen Sie Ihre 2D-Proben nicht
Wenn Sie Wasserimmersionsobjektive für das High-Content-Imaging in Betracht ziehen, sollten Sie Ihre 2D-Proben nicht übersehen. Wasserimmersionsobjektive können auch für das 2D-Imaging sehr nützlich sein, insbesondere wenn Sie feine Merkmale wie zytoskelettale Filamente untersuchen müssen. Wenn Sie einen Assay haben, bei dem die Fluoreszenz sehr schwach ist, kann Wasserimmersion verwendet werden, um das Signal so weit wie möglich anzukurbeln.
2D-Proben ermöglichen es Ihnen zudem, Ihre Expositionszeit zu verkürzen, sodass Sie Ihre Platte schneller abbilden können.
Erfahren Sie mehr darüber, wie Wasserimmersionsobjektive mit dem ImageXpress Micro Confocal System funktionieren, und sehen Sie sich auch die Präsentation der Innovation Showcase von Tim Baranowski von der diesjährigen ISSCR Virtual Conference an.