Плагин Micro-Manager с открытым исходным кодом для визуализации флуоресцентных диполей в режиме реального времени

Qin Ke; Suyi Zhong; Ying Chen; Dayong Jin; Peng Xi; Karl Zhanghao

doi:10.3791/67755

Method Article

Плагин Micro-Manager с открытым исходным кодом для визуализации флуоресцентных диполей в режиме реального времени

DOI:

10.3791/67755

⸱

March 14th, 2025

Qin Ke¹ , Suyi Zhong²^,³ , Ying Chen¹ , Dayong Jin¹^,⁴ , Peng Xi²^,³ , Karl Zhanghao¹^,⁴

¹College of Engineering, Eastern Institute of Technology, ²Department of Biomedical Engineering, College of Future Technology, Peking University, ³National Biomedical Imaging Center, Peking University, ⁴Zhejiang Provincial Engineering Research Center for Organelles Diagnostics and Therapy

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы разработали плагин Micro-Manager с открытым исходным кодом, который позволяет наблюдать флуоресцентные диполи в режиме реального времени на микроскопе со структурированным освещением. Плагин поддерживает наблюдение как 2D, так и 3D ориентации диполя.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Флуоресцентная поляризационная микроскопия (ФПМ) позволяет получить изображение положения и дипольной ориентации флуорофоров. Несмотря на достижения флуоресцентной поляризационной микроскопии со сверхвысоким разрешением, их зависимость от пострегистрации затрудняет наблюдение в реальном времени. Микроскопия с поляризованным структурированным освещением (pSIM) обеспечивает визуализацию флуоресцентных диполей со сверхвысоким разрешением и высокой скоростью визуализации и хорошо подходит для применения с живыми клетками. Мы разработали реализацию с открытым исходным кодом для реконструкции поляризационных изображений в реальном времени и отображения флуоресцентных диполей. Кроме того, мы расширили метод для достижения 3D-картографирования ориентации (3DOM), расширив его полезность для сложных биологических исследований. Кроме того, мы представили подробное введение в расширение существующего SIM-микроскопа для поляризационной визуализации и предоставили подробное руководство по настройке Micro-Manager 2.0 для управления микроскопом, позволяющего просматривать поляризационную визуализацию в режиме реального времени. Кроме того, мы предоставили код MATLAB для полной реконструкции, охватывающий как pSIM, так и 3DOM. Это всеобъемлющее руководство призвано помочь новичкам быстро освоить и легко приступить к работе.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Флуоресцентная поляризационная микроскопия (ФПМ) стала мощным методом одновременной визуализации положения и дипольной ориентации флуорофоров, предлагая глубокое понимание биологической^{визуализации}^. Облегчая наблюдение за ориентацией биомолекул, FPM раскрывает сложное расположение макромолекул, таких как актин ^3,4,5, микротрубочки⁵, септин⁶, филамент^{ДНК 7-9}, комплек....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Расширение существующего микроскопа со структурированным освещением для поляризационной визуализации

Подготовьте SIM-микроскоп.
ПРИМЕЧАНИЕ: Мы предполагаем, что читатели имеют определенные знания в настройке микроскопа и уже владеют структурированным световым микроскопом. Если у вас нет соответствующего опыта, обратитесь к этой статье, в которой представлено подробное описание того, как построить микроскоп SIM¹⁶. Блок управления поляризацией "HWP+WQP+LCVR" может быть заменен на вихревую волновую пластину для пиццы в нашем pSIM work⁵ или полуволновую пла....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Метод pSIM может быть выполнен на SIM-микроскопах на основе интерференции с использованием s-поляризованных лазерных лучей. S-поляризационная интерференция является наиболее широко используемым типом SIM и генерирует высококонтрастные световые полосы. Академический прототип микроскопической установки включен в оригинальную работу pSIM⁵. Как вкратце показано на рисунке 1, пространственный модулятор света (SLM) генерирует дифракционные п.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В нашем исследовании мы разработали плагин, который позволяет в режиме реального времени просматривать два метода поляризационной визуализации: pSIM и 3DOM. Обе технологии могут быть реализованы в существующей SIM-системе с небольшой модификацией. Мы подробно рассказали о том, как установить микроскоп pSIM и 3DOM, а также настроить Micro-Manager для управления микроскопом и продемонстрировать, как получить результаты поляризации в режиме реального времени. Экспериментальные результаты вк.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Национальной программой ключевых исследований и разработок Китая (2022YFC3401100).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
Name	Company	Catalog Number	Comments
100 нм Флуоресцентные бусины	Invitrogen	F8801
4% Раствор формальдегида	Invitrogen	R37814
Camera	Tucsen	Dhyana 400BSI V3	https://www.tucsen.com/download-software/
Материалы основы для зубных протезов (тип I Термофиксирующий тип, жидкий)	New Century Dental	N/A
Dulbecco' s Модифицированный Eagle' s Medium	Gibco	C11995500BT
Eclipse TE2000 Инвертированный микроскоп	Nikon	TE2000 E
Фетальная бычья сыворотка	Gibco	10099141C
MATLAB R2019b	MathWorks	Version R2019b	https://ww2.mathworks.cn/downloads/
MetroCon V4.0	Kopin	Version 4.0	Программное обеспечение пространственного модулятора света
Микро-менеджер 2.0	; Μ anager	Version 2.0	Скачать Micro-Manager Последняя версия
MS-2000 XYZ Автоматизированный столик	Прикладные научные приборы	MIM3	https://www.asiimaging.com/support/downloads/usb-support-on-ms-2000-wk-controllers/
myDAQ	National Instruments	781325-01	Загрузка программного обеспечения и драйверов - NI
OBIS 561 нм LS 20 мВт лазерная	когерентная	1325777
Phalloidin-AF568	Invitrogen	A12380
Фосфат буферизованный физиологический раствор	Corning	21-040-CV
Полиметилметакрилат	Solarbio	M9810
ProLong Diamond	Invitrogen	P36980
Пространственный модулятор света	Kopin	SXGA-12
SYTOX краситель для оранжевых	нуклеиновых кислотInvitrogen	S11368
Triton X-100	Invitrogen	HFH10
Trypsin	Gibco	25200056
λ-ДНК	Invitrogen	S11368

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zhanghao, K., Gao, J., Jin, D., Zhang, X., Xi, P. Super-resolution fluorescence polarization microscopy. J Innov Opt Health Sci. 11 (01), 1730002(2018).
Alonso, M. A., Brasselet, S. Polarization microscopy: from ensemble structural imaging....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Плагин Micro-Manager с открытым исходным кодом для визуализации флуоресцентных диполей в режиме реального времени

In This Article

Summary

Abstract

Introduction

Protocol

Results

Discussion

Disclosures

Acknowledgements

Materials

References

Reprints and Permissions

Tags

Related Articles