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偏振结构光超分辨显微成像系统
    发布时间: 2024-11-18 14:02    

多模式: 偏振SIM、TIRF-SIM、Hilo-SIM、2D-SIM 3D-SIM 32fps@2048X4096 & XY优于60nm

偏振结构光超分辨显微成像系统
偏振结构光超分辨显微成像系统
产品概览

偏振结构光超分辨显微成像系统（Polar-SIM）由艾锐科技自主研发。该系统在结构光照明显微术（SIM）基础上，创新性地引入偏振光学调制技术，成功突破传统SIM的分辨率极限，实现约60 nm的超高分辨率。Polar-SIM兼具低光毒性与高兼容性优势，可无缝集成于各类高端显微平台，为活细胞超分辨成像提供行业领先的解决方案。

多模态成像示意图

多模态成像
适用范围更广

20余种成像模式，契合不同深度的细胞或组织成像，满足多种实验需求

高通量超分辨示意图

高通量超分辨
兼顾多种成像需求

成像速度更快、成像视野更大、多点扫图、超低光毒性、长时程追踪等

多模态成像示意图

高保真算法
真实清晰超分辨

多种重建算法，还原样本真实结构，助力科学新发现

偏振解析示意图

偏振解析
多一维看荧光

Polar-SIM能得到嵌入在荧光中的偏振信息，帮助揭示细胞结构在特定方向上的组织排列

多种成像模态
多模态          TIRF-SIM          2D-SIM          3D-SIM          Single-slice 3D-SIM          GC ( Grid confocal )

艾锐Polar-SIM 提供20余种成像模式（含图示模式），其中多种兼容偏振态成像，全面满足从细胞到组织等不同层级的成像需求。

                   

TIRF-SIM

全内反射结构光照明超分辨成像模式

成像厚度为玻片附近100 nm左右区域，信噪比极佳，适用于观察细胞膜及其附近贴近玻片表面的生物学现象，如细胞膜蛋白。

观察膜上的蛋白共定位分布

成像条件：100 X / 1.49，TIRF-SIM模式

     488/561/640激光激发

样本信息：膜蛋白（红色/绿色/品红色）

样本来源：中国医科大学 赵伟东组

2D-SIM

二维结构光照明超分辨成像模式

根据成像样本厚度可选择不同档位。适合观测内质网、线粒体等胞质内的细胞器动态过程。

COS-7细胞多色SIM成像

成像条件：100 X / 1.49，2D-SIM模式

     561/640激光激发

样本信息：线粒体(品红色)；微管(蓝色)

样本来源：艾锐科技

3D-SIM

三维结构光照明超分辨成像模式

可以同时实现横向和纵向两倍分辨率的提升。适用于三维超分辨立体亚细胞器结构的观测，如中心体等。

COS-7细胞微丝三维超分辨成像

成像条件：100 X / 1.49，3D-SIM模式

     561激光激发

样本信息：微丝

样本来源：艾锐科技

Single-slice 3D-SIM

单层三维结构光照明超分辨成像模式

可以有效去除离焦背景，具有光学层切能力。适用于较厚生物样本形态的观测，如细胞核、组织切片等。

COS-7细胞微管超分辨成像

成像条件：100 X / 1.49，Slingle-slice 3D-SIM模式

     561激光激发

样本信息：微管

样本来源：艾锐科技

GC (Grid confocal)

结构光共聚焦模式

结构光技术不仅可实现超分辨成像，还兼具类似共聚焦的光学层切能力。艾锐独家结构光共聚焦模态，仅需两张原始图像即可实现高达150 nm的分辨率与突破50 µm的成像深度，满足深层组织的快速成像需求。适用于观测生物组织切片、果蝇、斑马鱼及线虫等小型模式动物。

脑组织60 μm三维成像

成像条件：100 X / 1.49，GC模式

     405/488/561激光激发

样本信息：细胞核（蓝色）；核仁蛋白（绿色）；

     丝状结构（红色）

样本来源：中国医科大学 赵伟东组

高通量超分辨
超大视野          多点扫图          长时程追踪          大图拼接          3D层切

超大视野

Polar-SIM具有130 x 140 µm（100X）超大成像视野，单次扫描即可覆盖更广样本区域，显著提升观测效率和数据完整性，避免图像拼接误差。 并且，超大成像视野能同步捕获更多生物结构或细胞动态，提升数据可靠性。

多点扫图

Polar-SIM提供自动化多点位时序拍摄功能，可在预设时间点循环执行多位置成像，显著减少实验重复，大幅提升罕见事件捕获概率。

长时程追踪                    基于Polar-SIM的低光毒性成像和全时程追踪策略，可对活细胞线粒体（光敏感样品）进行长达几十分钟的超分辨动态成像观察

智能大视野拼图

艾锐自主研发的快速智能大视野拼图算法可最小的采集重合区域实现无缝拼接，降低光漂白和光毒性。

可实现不同成像模态，兼容不同放大倍率物镜和不同成像样本的大视野拼图成像。

3D层切

艾锐独有结构光共聚焦模态，仅需2张原始图像即可实现150 nm分辨率、50 μm深层的快速成像，适用于斑马鱼、果蝇及组织切片等厚组织样本观测。

算法体系

  • 高速高质量高保真重建

    Polar-SIM针对不同模态的重建算法进行了开发和优化，兼顾了保真性和分辨率，且尽可能保留样本本来的信息，旨在为用户提供清晰、真实的超分辨图像。

  • 自适应降噪

    高信噪比下，Airy 2D-SIM与传统SIM表现类似，体现出SIM系统的超分辨效果。低信噪比下，Airy 2D-SIM通过自适应降噪，展示出更好的噪声鲁棒性，可针对极低信噪比的样本进行重建，最大化地抑制噪声带来的伪影，还原样本的真实结构

  • 弱信号低光毒性重建

    Polar-SIM 搭载的独家算法，显著降低了实现高保真重建所需的光子通量。当平均光子数超过200时，即可稳定输出高保真重建结果，在保证成像质量的同时，大幅度降低光漂白和光损伤风险。

物理模型增分辨（MRA）

基于物理成像模型的超分辨增强算法，通过精确建模光学系统的点扩散函数（PSF）和成像过程中的物理特性，进一步突破光学衍射极限，提升分辨率至60nm以下。

该算法特别适用于厚样本和复杂结构的成像，能有效减少重建伪影，保持样本的真实形态。

去背景处理（Dark）

针对生物样本成像中常见的背景噪声和非特异性荧光，开发了自适应背景扣除算法。

通过多尺度分解和统计分析，能在保留微弱信号的同时有效去除背景干扰，显著提升图像的信噪比和对比度，尤其适用于活细胞成像和弱荧光标记样本。

偏振解析

偏振解析技术

Polar-SIM创新性地将偏振光学与结构光超分辨技术相结合，不仅能获得60nm的超分辨结构信息，还能同步采集荧光分子的偏振特性，为生物结构分析提供全新维度。

  • 偏振各向异性成像：反映分子取向和运动自由度，揭示蛋白质相互作用和聚集状态

  • 纤维结构取向分析：定量检测细胞骨架、胶原纤维等有序结构的排列方向和一致性

  • 动态偏振监测：实时追踪生物分子在生理过程中的构象变化

应用案例：通过偏振解析发现肌动蛋白丝在细胞迁移过程中的动态取向变化，为细胞运动机制研究提供关键证据。

智拓空间

系统扩展与智能化

Polar-SIM采用模块化设计，可根据研究需求灵活扩展功能，打造定制化成像解决方案：

  • 多平台集成：兼容Olympus、Nikon、Zeiss等主流显微镜平台，保护现有设备投资

  • 光谱扩展：可选配紫外/红外激发模块，满足特殊荧光标记需求

  • 自动化升级：支持自动聚焦、XY载物台和环境控制，实现无人值守长时间成像

  • AI辅助分析：集成深度学习图像分析模块，实现自动识别、计数和三维建模

通过持续的软件更新和硬件升级，Polar-SIM可随着研究需求的发展不断拓展能力边界。

成像展示
HeLa细胞的微管结构

HeLa细胞的微管结构（2D-SIM）

小鼠肾小管组织

小鼠肾小管组织（3D-SIM）

神经元突触结构

神经元突触结构（TIRF-SIM）

细胞核孔复合体

细胞核孔复合体（Single-slice 3D-SIM）

肌动蛋白丝的偏振成像

肌动蛋白丝的偏振成像

酵母细胞的三维结构

酵母细胞的三维结构（3D-SIM）

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