Name: Nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Sub-Mikron-Auflösung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-05-27T00:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 51 s
Description: Erfahren Sie die nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie zur Untersuchung der internen Organisation von Mikroorganismen. Diese Methode erreicht eine Sub-Mikron-Auflösung von 0,7 µm.

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Wir bedanken uns bei Paavo Bergmann, Michael Laumann und Sebastian Schmelzle für ihre Hilfe bei der ESRF. Diese Arbeit wurde von der European Synchrotron Radiation Facility-Projekt SC-2127 durch die Zuteilung von Strahlzeit unterstützt.

Tiere in dieser Studie verwendeten Die Proben der parthenogenetischen Hornmilben mite Archegozetes longisetosus (Acari, Oribatida) wurden aus unserem Labor Kultur genommen. Die Kultur wächst auf einem Gips / Kohle mischen (9:1) in Plastikdosen, in ständiger Dunkelheit bei 20-23 ° C mit ca. 90% Luftfeuchtigkeit. Probenvorbereitung <ol><li> Die Proben wurden aus der Kultur entnommen, gereinigt mit einem feinen Pinsel und in einen 06.03.01 Mischung aus 80% Ethanol, 35% Formaldehyd und 100% Essigsäure für 24 Stunden. </li><li> Danach wurden die Proben in einer abgestuften Reihe von Ethanol 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% und 100% mit 3 Änderungen bei jeder Konzentration, und 10 min zwischen den Schritten dehydriert. </li><li> Schließlich wurden die Proben in frischem 100% Ethanol über Nacht und kritischer Punkt in CO 2 getrocknet (CPD 020, Balzers) platziert. Getrocknete Proben wurden bis zur Spitze des Kunststoff-Stifte (, 3,0 mm im Durchmesser 1,2 cm lang) befestigt. </li></ol> Synchrotron-Röntgen-Tomographie X-ray-Tomographie wurde am Strahlrohr ID19 (ESRF, Grenoble, Frankreich, Experiment SC-2127) durchgeführt. <ol><li> Die Proben wurden in der Probe-Halterung montiert und justiert, um eine zentrale Stellung in den Strahl. </li><li> Die Proben wurden mit einer Energie von 20,5 keV gemessen. Die Röntgenbilder wurden mit einer gekühlten CCD (ESRF Frelon Kamera) mit einem 14-Bit Dynamikbereich, 2048 × 2048 Pixeln und eine effektive Pixelgröße von 0,7 um aufgezeichnet. 1500 Projektionen wurden über die 180 ° Rotation Probe mit einer Belichtungszeit von 0,35 s für jede Projektion aufgezeichnet. Der Detektor-Probe-Abstand betrug 20 mm. </li></ol> Mit einem gewissen Abstand zwischen Probe und Detektor ermöglicht eine differentielle Darstellung von Materialien mit geringer X-ray Schwächungskoeffizienten (Cloetens, et al. 1996), die aufgrund des geringen Kontrasts in Absorption Imaging produzieren (wobei die Probe direkt vor dem Detektor befinden würde ). Die meisten biologischen Fragen sind Phase-Objekte, von Materialien mit geringer Absorption und / oder nur geringe Unterschiede in der Ordnungszahl (Betz et al. 2007) zusammen. Allerdings erfordert Phase verbesserte Tomographie eine hohe räumliche Kohärenz einer homogenen Röntgenstrahl. Daher ist Synchrotronstrahlung besser als Desktop-Scanner für diese Art von Messungen geeignet. Datenanalyse <ol><li> Die daraus resultierende 2D-Röntgenbilder wurden um 3D Voxeldaten (8-Bit-Graustufen-Werte) mit einer gefilterten Rückprojektion Algorithmus (Cloetens, et al., 1997) transformiert </li><li> Die Voxel-Daten wurden mit der Software VGStudio Max 1.2.1 analysiert. (Volume Graphics, Heidelberg, Deutschland). </li><li> Grey-Werte aus dem Hintergrund wurden aus dem Histogramm für 3D-Visualisierung entfernt. </li><li> Vordefinierte Kamera-Pfade wurden verwendet, um Dreh-Animationen und animierte Schnittebenen zu erzeugen. </li><li> Eine benutzerdefinierte Kamera-Pfad erzeugt wurde, um das Verdauungssystem des A. folgen longisetosus. </li></ol>

<ol><li>Betz, O., Wegst, U., Weide, D., Heethoff, M., Helfen, L., Lee, W. -K., Cloetens, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+applications+of+synchrotron+X-ray+phase-contrast+microtomography+in+biological+morphology+and+biomaterial+science.+I.+General+aspects+of+the+technique+and+its+advantages+in+the+analysis+of+millimetre-sized+arthropod+structure%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microscopy%22%5BJournal%5D)">Imaging applications of synchrotron X-ray phase-contrast microtomography in biological morphology and biomaterial science. I. General aspects of the technique and its advantages in the analysis of millimetre-sized arthropod structure.</a> J. Microscopy. 22, 51-71 (2007).</li>
<li>Cloetens, P., Barrett, R., Baruchel, J., Guigay, J. P., Schlenker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+objects+in+synchrotron+radiation+hard+X-ray+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Phase objects in synchrotron radiation hard X-ray imaging.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 29, 133-146 (1996).</li>
<li>Cloetens, P., Pateyron-Salome, M., Buffiere, J. Y., Peix, G., Baruchel, J., Peyrin, V., Schlenker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+in+microstructure+and+damage+in+materials+by+phase+sensitive+radiography+and+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Apll.+Phys%22%5BJournal%5D)">Observation in microstructure and damage in materials by phase sensitive radiography and tomography.</a> J. Apll. Phys. 81, 5878-5886 (1997).</li>
<li>Clotens, P., Ludwig, W., Baruchel, J., van Dyck, D., van Landyut, J., Guigay, J. P., Schlenker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holotomography%3A+quantitative+phase+tomography+with+micrometer+resolution+using+hard+synchrotron+radiation+X-rays%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Holotomography: quantitative phase tomography with micrometer resolution using hard synchrotron radiation X-rays.</a> Appl. Phys. Lett. 75, 2912-2914 (1999).</li>
<li>Heethoff, M., Cloetens, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Comparison+of+aynchrotron+X-ray+phase+contrast+tomography+and+holotomography+for+non-invasive+investigations+of+the+internal+anatomy+of+mites%5BTitle%5D)+AND+%22Soil+Organisms%22%5BJournal%5D)">A Comparison of aynchrotron X-ray phase contrast tomography and holotomography for non-invasive investigations of the internal anatomy of mites.</a> Soil Organisms. , (2008).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

In dieser Präsentation, konzentrierten wir uns auf die 3D-Visualisierung der inneren Anatomie eines chelicerate Mikro-Arthropoden. Die Synchrotron-Röntgen-Messungen erlauben eine Pixel-Auflösung von bis zu 0.3μm, abhängig von der Größe der Stichprobe. Hier haben wir Daten mit 0.7μm Pixel-Auflösung dargestellt. Generell kann Synchrotron-Tomographie sinnvoll sein, für die Analyse von kleinen biologischen Materialien (oder Gewebe) mit niedrigem Röntgendämpfung. Die Pixel-Auflösung erreicht fast die von herkömmlichen Lichtmikroskopie. Die Techn...

nicht-invasive 3d-visualisierung mit sub-mikron-auflösung mit synchrotron-röntgen-tomographie

Non-invasive 3D-Visualization with Sub-micron Resolution Using Synchrotron-X-ray-tomography

Wenig ist über die interne Organisation der vielen Mikro-Arthropoden mit Körpergrößen unter 1 mm bekannt. Die Gründe dafür sind die geringe Größe und die harte Nagelhaut ist es schwierig, Protokolle der klassischen Histologie Einsatz macht. Darüber hinaus zerstört histologische Schnitte der Probe und kann daher nicht für einzigartige Material verwendet werden. Daher ist eine zerstörungsfreie Methode wünschenswert, die in kleinen Proben ohne die Notwendigkeit der Einteilung anzeigen können. Wir verwendeten Synchrotron-Tomographie an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (Frankreich) um nicht-invasiv zu produzieren 3D-tomographischen Datensätze mit einer Pixel-Auflösung von 0.7μm. Mit Volume-Rendering-Software, ermöglicht uns auf die interne Organisation in ihrem natürlichen Zustand ohne Artefakte durch histologische Schnitte hergestellt rekonstruieren. Diese Datum kann für quantitative Morphologie, Sehenswürdigkeiten oder für die Visualisierung von animierten Filmen eingesetzt werden, um die Struktur der verborgenen Körperteile zu verstehen und komplette Organsysteme oder Gewebe durch die Proben folgen.

Wir verwendeten Synchrotron-Tomographie an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in nicht-invasiv zu produzieren 3D-tomographischen Datensätze mit einer Pixel-Auflösung von 0.7μm. Mit Volume-Rendering-Software, ermöglicht dies die Rekonstruktion der internen Strukturen in ihrem natürlichen Zustand ohne Artefakte durch histologische Schnitte hergestellt.

Nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Sub-Mikron-Auflösung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie

Über die interne Organisation vieler Mikroarthropoden mit einer Körpergröße von unter 1 mm ist wenig bekannt. Die Gründe hierfür sind die geringe Größe und das harte ...

Hallo. Mein Name ist Michelle Ov vom Bats-Labor an der Universität Tübingen, und in diesem Vortrag möchte ich über die nichtinvasive dreidimensionale Visualisierung der inneren Organisation von mikroskopisch kleinen AHR-Ausgaben mittels Synchrotron-Röntgentomographie mit submikroner Auflösung sprechen. Das Modellsystem, mit dem wir arbeiten, ist die orbithaltige Milbe Aus Long osis, ein mikroskopisch kleiner AHR-Ausgang mit einer Körperlänge von 800 Mikrometern bis zu einem Millimeter. Dies ist ein Bild aus unserer Laborkultur, auf dem man die Tiere bei der Nahrungsaufnahme von Algen beobachten kann.Um die innere Organisation von Argos zu untersuchen, verwenden wir Synchrotron-Röntgenstrahlung, um tomographische VOX-Daten am SRF und Grable zu erzeugen. Hier sehen Sie ein Bild des ESRF mit dem großen Speicherring, und in der oberen rechten Ecke sehen Sie die Experimentierhalle der ID 19, die sich außerhalb des Rings befindet. Für die Messungen wurden die Proben kritisch punktgenau präpariert und mit Sekundenkleber auf Kunststoffstiften befestigt. Die Experimente wurden bei 20,5 KEV durchgeführt, und für die Rekonstruktionen wurden 1.500 Projektionen aufgenommen.Hier sehen Sie die Ka

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Zerstörungsfreie Volumen-Visualisierung können nur von tomographischen Techniken, von denen die am effizientesten ist die x-ray micro-Computertomographie (CT) erreicht werden.

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Lensfree On-Chip-tomographischen Mikroskopie beschäftigt Multi-Angle-Beleuchtung und Super-Pixel-Auflösung

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Mit hochauflösenden Computertomographie, die dreidimensionale Struktur und Funktion pflanzlicher Gefäßsystem Visualisieren

Für diese Studie Synchrotronstrahlung Mikrotomographie, zerstörungs dreidimensionale Abbildungstechnik wird verwendet, um einen gesamten mikroelektronisches Gehäuse mit einer Querschnittsfläche von 16 x 16 mm zu untersuchen. Aufgrund der hohen Fluss und Helligkeit des Synchrotron wurde die Probe in nur 3 min mit einer 8,7 um räumliche Auflösung abgebildet.

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Erfahren Sie die nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie zur Untersuchung der internen Organisation von Mikroorganismen. Diese Methode erreicht eine Sub-Mikron-Auflösung von 0,7 µm.

Nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Sub-Mikron-Auflösung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie

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