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Das leistet Software in der Mikroskopie Mehr Effizienz im Labor durch Digitalisierung

Moderne Mikroskopsysteme ermöglichen Bildaufnahmen, die vor einigen Jahrzehnten noch unmöglich waren. Wichtig hierbei ist aber eine leistungsfähige Software. Worauf kommt es an und welche Aspekte sind für den Anwender entscheidend?

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DIe Imaging App Labscope verwandelt ein Zeiss Mikroskop mit geeigneter HD-Kamera in ein WiFi-fähiges Imaging-System.
DIe Imaging App Labscope verwandelt ein Zeiss Mikroskop mit geeigneter HD-Kamera in ein WiFi-fähiges Imaging-System.
(Bild: ©Gorodenkoff - stock.adobe.com; Zeiss_[M]-Kübert)

Im Labor sind Begriffe wie Effizienz und einfache Bedienung nicht nur Worthülsen. Es geht um Kosten, Zeit und nicht zuletzt um zuverlässige Ergebnisse und Aussagen zu klinischen Untersuchungen und Forschungsarbeiten. Routineabläufe müssen funktionieren. Dabei arbeiten viele verschiedene Anwender mit unterschiedlichsten fachlichen Qualifikationen an den Systemen, und sie alle sollten ohne viel Lernaufwand mit der Bedienung der Mikroskope zurechtkommen. In diesem Zusammenhang spielt auch die Software eine große Rolle. Nur mit der passenden Mikroskopsoftware können alle Funktionen der meisten Mikroskope optimal genutzt werden. Die Palette reicht dabei von kostenlosen Bildbetrachtern und einfachen Bildaufnahme-Tools bis hin zu wissenschaftlicher Analyse-Software, mit der anspruchsvolle und zeitaufwändige Experimente aufgebaut und dokumentiert werden können.

Was sollte Software für manuelle Mikroskope leisten?

Die Software sollte möglichst optimal in das Laborumfeld und den Workflow integriert sein. Mit wenigen Handgriffen muss ein Großteil der Informationen aus der Probe erfasst werden können und von überall aus zugänglich sein. Obwohl viele der im Laborumfeld genutzten Mikroskope manuell sind, gewinnt Digitalisierung und digitale Dokumentation immer mehr an Bedeutung. Denn ein hoher Grad an Kodierung und Automatisierung kann Fehler durch manuelle Schritte reduzieren. Die Bedienung sollte dabei möglichst intuitiv sein und von mobilen Endgeräten ebenso wie vom PC mit der gleichen Benutzerführung gelingen. Zusätzliche Hilfsmittel wie Barcode Scanner oder die Bedienung per Fußpedal können die manuellen Schritte weiterhin reduzieren. Eine Überführung der Ergebnisse in Berichte sichert die Dokumentation und das einfache Teilen der Ergebnisse mit Kollegen. Stabilität, kostenlose Updates und erweiterbare Funktionen stellen die langfristige Nutzung sicher.

Mikroskopsteuerung per Fingertipp

Apps auf Smartphones und Tablets sind heute nicht mehr wegzudenken. Sei es der schnelle Blick in den Wetterbericht, das Abrufen der E-Mails oder eine Überweisung – alles geht mobil von unterwegs aus. Und auch ein Mikroskop lässt sich hervorragend über eine App bedienen. Es lassen sich Bilder erfassen, Strukturen messen und beschriften, Informationen teilen und Berichte erstellen. Ein Beispiel für eine solche Mikroskopsoftware ist ZEISS Labscope von Zeiss.

ZEISS Labscope ist eine Imaging-App für vernetzte Mikroskopie, die exakt auf die soeben beschriebenen Anforderungen im Labor eingeht. Die Bedienung ist intuitiv, mit wenigen Handgriffen kann der komplette Ablauf der Bildaufnahme bis hin zur Erstellung des Berichtes erfolgen. Über die kostenlos verfügbare App ist es einfach, Bilder aufzunehmen, Videos aufzuzeichnen und mikroskopische Proben zu vermessen. Eine Investition in zusätzliche IT-Hard- und Software ist nicht notwendig.

Die Steuerung der Mikroskope im Labor erfolgt über ein iPhone, iPad oder einen Windows-PC. Aufnahmen können direkt am Arbeitsplatz betrachtet werden. Anschließend lassen sich die Bilder mit anderen Teilnehmern im Netzwerk per einfachem Klick teilen. ZEISS Labscope ist mit Windows-PCs (mit Maus und Tastatur) ebenso kompatibel wie mit Windows-Tablets, dem iPhone oder dem iPad. Und weil es auf allen Geräten eingesetzt werden kann, profitieren Nutzer von kleinen Touchscreens und großen Bildschirmen gleichermaßen. Alle Geräte verwenden dieselbe Benutzeroberfläche. Durch den Einsatz der Netzwerktechnologie kann man von nur einem Gerät aus gleichzeitig auf die Kameras von verschiedenen Mikroskopen zugreifen. Gespeichert wird wahlweise im ZEN-kompatiblen .czi-Dateiformat, das alle Metadaten und eine separate Annotationsebene einschließt. Alternativ entscheidet man sich für das .jpg- oder .tiff-Format, um Speicherplatz zu sparen und möglichst unabhängig von der verwendeten Bildbetrachtungssoftware zu sein. ZEISS Labscope bietet auch die Möglichkeit, Barcodes der Probe zu scannen und so das Bild der ID zuzuordnen. Dabei kann die Aufnahme bequem über ein Fußpedal erfolgen. Bildparameter wie Weißabgleich und Belichtungszeit können manuell oder automatisch festgelegt werden.

Bildergalerie

Mehrkanal-Fluoreszenzbilder aufnehmen

Die Fluoreszenzmikroskopie ist aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums seit Langem ein unverzichtbares Instrument zur Untersuchung aller Aspekte der Zell- und Molekularbiologie.

  • Im Zellkulturlabor wird die Transfektionseffizienz, also der Anteil der fluoreszierenden Zellen (z. B. GFP, RFP) im Vergleich zur Gesamtzahl der Zellen durch die vergleichende Aufnahme eines Phasenkontrast- und Fluoreszenzbildes gemessen. Live-Dead-Assays können ebenso auf Fluoreszenzmarkern basieren und erlauben eine einfache Bestimmung des Anteils an toten und lebenden Zellen.
  • Im Forschungslabor müssen Fluoreszenzproben vor der weiteren Untersuchung vorqualifiziert und vorselektiert werden, um zu prüfen, ob die Färbung bei bestimmten Proben funktioniert hat.
  • Stereo- und Zoommikroskope werden für die mechanische Manipulation, Fluoreszenz-Screening, Sortierung und Bildgebung von u. a. gentechnisch veränderten Organismen (GMO) verwendet. Beispiele für relevante GMOs sind Drosophila, C-elegans, Zebrafisch und Arabidopsis. Typische Fluoreszenzmarker sind GFP und RFP.

Will man Bilder fluoreszenzmarkierter Zellen oder anderer Proben, die mehrere Fluorophore enthalten, in unabhängigen Kanälen aufnehmen und überlagern, kommt man besonders bei der Arbeit mit manuellen Mikroskopen allerdings schnell an die Grenzen. Dieser Vorgang kann umständlich sein: Für drei verschiedene Kanäle sind nicht selten bis zu 15 Schritte und Klicks nötig. Das optionale Softwaremodul Multi Channel in ZEISS Labscope schafft hier Abhilfe und bietet eine einfache und mühelose Möglichkeit, bis zu vier Fluoreszenzkanäle und einen Durchlichtkanal aufzunehmen. Die einzelnen Fluoreszenzkanäle können durch den Anwender definiert werden. Diese werden dann im One-key-Modus abgerufen. Das Histogramm kann angepasst werden, einzelne Kanäle miteinander verglichen und in einem Bericht dokumentiert werden. Die vollständigen Metadaten einschließlich der Skalierungsinformationen werden zusammen mit dem Bild gespeichert.

ZEISS Labscope: Die Möglichkeiten auf einen Blick

Die Imaging App ZEISS Labscope verwandelt ein Zeiss Mikroskop mit geeigneter HD-Kamera in ein WiFi-fähiges Imaging-System. Im Labor ermöglicht die Software das Aufnehmen von Bildern und Videos mikroskopischer Proben einfacher als je zuvor. Hochwertige Livebilder, mehrere Aufnahmemodi sowie die Auswahl an 15 verschiedenen Annotationstools machen die Mikroskopiearbeit flexibler. Belichtung, Weißabgleich, Lichtstärke lassen sich am Gerät direkt aus der Anwendung heraus anpassen.

Fluoreszenz- und Durchlichtbilder in unabhängigen Kanälen können mit dem optionalen Multi Channel Modul aufgenommen werden. Das Modul unterstützt die Anwendung von Falschfarben, den Vergleich mehrerer Kanäle und die Berichterstellung mit Darstellung der einzelnen Kanäle.

* A. Koenen, Carl Zeiss Microscopy GmbH, 07745 Jena, Tel. +49 3641 64-0

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