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Bildrekonstruktionsalgorithmus Neues „Gehirn“ für noch bessere Mikroskopie

Redakteur: Christian Lüttmann

Für bessere Mikroskopieaufnahmen ist nicht mehr allein ein Hardware-Upgrade nötig – durch neue Software kann noch mehr Bildqualität gewonnen werden. So soll ein neuer Algorithmus von Zeiss zur Bildrekonstruktion die Auflösung herkömmlicher Structured Illumination Microscopy verdoppeln.

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Mit dem SIM² Algorithmus zur Bildrekonstruktion kann auf dem Mikroskopsystem ZEISS Elyra 7 die herkömmliche SIM-Auflösung verdoppelt werden.
Mit dem SIM² Algorithmus zur Bildrekonstruktion kann auf dem Mikroskopsystem ZEISS Elyra 7 die herkömmliche SIM-Auflösung verdoppelt werden.
(Bild: Zeiss)

Mit SIM2 stellt Zeiss einen neuen Bildrekonstruktionsalgorithmus vor, der die Auflösung und Qualität von SIM-Daten (Structured Illumination Microscopy) erhöht. Damit können Biowissenschaftler jetzt die herkömmliche SIM-Auflösung auf dem Mikroskopsystem Zeiss Elyra 7 verdoppeln und feinste subzelluläre Strukturen lebender und fixierter Proben unterscheiden, selbst solche, die nicht mehr als 60 Nanometer voneinander entfernt sind, heißt es in einer Pressemeldung.

SIM ist eine etablierte gitterbasierte Beleuchtungstechnik, die Auflösungen jenseits der Beugungsgrenze optischer Mikroskopie ermöglicht (Superauflösung). Mit der Einführung von Zeiss Lattice SIM vor zwei Jahren ging das Unternehmen einen Schritt weiter und kombinierte die Auflösungsvorteile von SIM mit einer extremen Erhöhung der Abbildungsgeschwindigkeit und der Detektionsempfindlichkeit. Mit SIM2 macht Zeiss bei der Entwicklung der Superauflösungstechnologie nun konsequent noch einen Schritt und ermöglicht es Forschern, bisherige Grenzen der Auflösung, Bildgeschwindigkeit und Probenschonung zu überschreiten.

Algorithmus steigert Auflösung, Schnitt und Robustheit

Der neue Rekonstruktionsalgorithmus SIM2 ist den herkömmlichen Bildrekonstruktionsmethoden in Bezug auf Auflösung, Schnitt und Robustheit laut Zeiss überlegen. Dies erfordert weder ungewöhnliche Kontrastmethoden noch Expertenwissen über komplexe Mikroskopietechniken. SIM2 löst nicht nur Strukturen bis zu 60 Nanometern auf, sondern ermöglicht die Kombination von Superauflösung und hochdynamischer Bildgebung. Notwendig ist dies, um schnelle biologische Prozesse in lebenden Zellen oder Organismen zu beobachten.

Auflösungen lebender biologischer Proben unter 100 Nanometer

Mit SIM2 können Forscher nun erstmals Details lebender biologischer Proben mit Auflösungen weit unter 100 Nanometern bei Geschwindigkeiten von bis zu 255 Bildern pro Sekunde abbilden. Der einfache Zugang zu dieser hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung hilft, neue subzelluläre Funktionsprinzipien zu entdecken und ein besseres Verständnis der Verteilung und Architektur von Organellen zu entwickeln, heißt es vom Unternehmen. Forscher aus den Bereichen Entwicklungsbiologie, Neurowissenschaften, Botanik und angrenzenden Disziplinen sollen mehr Einblicke in ihre Modellorganismen und Proben erhalten: Sie decken schnell ablaufende zelluläre Prozesse auf, können 3D-Strukturen mit hoher Eindringtiefe auflösen und strukturelle Veränderungen auf molekularer Ebene untersuchen.

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