mesoSPIM: dreidimensionale Mikroskopie mit Laser Combinern von Oxxius
In einer Zusammenarbeit mehrerer Forschungsgruppen des IERP am französischen Institut für Landwirtschaft, Ernährung und Umweltforschung (INRAE) sowie von Gruppen des LuMin (ENS Paris-Saclay) wurde ein mesoSPIM-System eingesetzt, um dreidimensionale Aufnahmen von Organen und sogar ganzen Organismen zu erstellen.
Die Fluoreszenzanregung erfolgte dabei über Oxxius-Laser, die in einem Mixxwave Combiner zusammengeführt und zentral gesteuert werden.
mesoSPIM (mesoscale selective plane illumination microscopy) ist eine spezielle Form der Lichtblattmikroskopie. Dabei werden einzelne Schichten von transparent gemachtem Gewebe, Organen oder sogar kleinen Tieren von zwei Seiten mit Laserlicht beleuchtet, während ein rechtwinklig angeordneter und synchronisierter Detektor die angeregte Fluoreszenz erfasst. Anschließend werden die aufgenommenen Schichten zu einem dreidimensionalen Bild rekonstruiert.
Die Methode ermöglicht die Kombination eines großen Sichtfelds (Field of View, FOV) mit einer gleichzeitig hohen räumlichen Auflösung – zwei Eigenschaften, die üblicherweise nur schwer miteinander vereinbar sind.
Die mesoSPIM-Technologie zeichnet sich zudem dadurch aus, dass sie als Open-Source-Projekt entwickelt wird. Die mesoSPIM Initiative wurde von der Arbeitsgruppe von Nikita Vladimirov an der Universität Zürich ins Leben gerufen und basiert auf deren Entwicklung eines kompakten Benchtop-Systems (N. Vladimirov et al., Nature Commun. 2024, 15, 2679). Seitdem wird die Plattform in Zusammenarbeit mit mehr als 35 Forschungsgruppen weltweit kontinuierlich weiterentwickelt und ausgebaut.
Wie bei jeder Form der Fluoreszenzmikroskopie spielen die Anregungslaser eine zentrale Rolle. Für mesoSPIM-Anwendungen wird daher häufig ein Mixxwave Combiner von Oxxius empfohlen, der auch in den oben genannten Projekten zum Einsatz kommt.
Die Laser-Combiner bieten dabei mehrere entscheidende Vorteile:
- Stabile Ausgangsleistung: Da Änderungen der Fluoreszenzintensität in jeder Schicht ausschließlich durch die Probe und nicht durch Schwankungen des Anregungslasers verursacht werden sollen, ist ein besonders rauscharmes Lasersystem essenziell.
- Flexible Leistungsanpassung und Modulation: Die Laserleistung lässt sich präzise an unterschiedliche Proben anpassen. Darüber hinaus unterstützen sowohl Dioden- als auch DPSS-Laser Modulationsfrequenzen bis in den MHz-Bereich.
- Einfache Integration: Der Combiner ist kompakt, mechanisch stabil und transportfähig. Zudem lässt er sich über verschiedene Schnittstellen ansteuern und problemlos in bestehende Softwareumgebungen integrieren.
- Flexible Strahlführung: Die Laserstrahlen können auf einen oder zwei Ausgänge verteilt werden. Mithilfe des Moduls MDL-FSTM kann über einen integrierten Spiegel innerhalb von weniger als 30 ms zwischen den Ausgängen umgeschaltet werden. Für bestimmte mesoSPIM-Messmethoden ist diese Funktion unverzichtbar.
Die Laser-Combiner können individuell an die Anforderungen Ihres Experiments angepasst werden. Durch kontinuierliche Weiterentwicklungen der Lasertechnologie werden sowohl die verfügbaren Wellenlängen als auch die erreichbaren Ausgangsleistungen stetig erweitert.
Wenn Sie Teil der mesoSPIM-Community werden möchten und eine passende Laserlösung suchen, beraten wir Sie gerne bei der Auswahl des optimalen Systems.
P.S.: Auch bei weiteren Komponenten Ihres mesoSPIM-Aufbaus unterstützen wir Sie gerne. Dazu gehören beispielsweise hochpräzise Mikropositionierer sowie schwingungsisolierende Plattformen mit 25-mm-Raster, die sich ideal in entsprechende Systeme integrieren lassen.