Die Light-Sheet-Mikroskopie hat sich aufgrund ihrer hohen Bildaufnahmegeschwindigkeit und geringen Phototoxizität für die Bildgebung lebender Zellen und Organismen großer Beliebtheit erfreut. Es gibt eine Vielzahl von Mikroskopen, die auf einer ähnlichen Technologie basieren. Bisherige kommerzielle Lösungen setzen bislang nur einige dieser Möglichkeiten um. Dankdes OpenSPIM-Projektsist es möglich, ein Light-Sheet-Mikroskop im Labor selbstzu bauenundspezifische Komponenten auszuwählen, die sichideal für die Aufnahme einer bestimmten Probe eignen. Die Steuerung und Bildaufnahme des nach dieserAnleitunggebauten Geräts erfolgt überdie frei verfügbare Software MicroManager, für dieein spezielles Plugin entwickelt wurde.
Die SPIM-Mikroskopie (Selective Plane Illumination Microscopy) ist ein nicht-invasives Verfahren, dessen Prinzip darin besteht, die Probe mit einemzu einem Lichtstreifen (Light Sheet) ausgebreiteten Laserstrahlunter Verwendung einer Zylinderlinse und einer vertikalen Apertur zu beleuchten. Der Detektor (die Kamera) ist senkrecht zum Strahl angeordnet, sodass ein 2D-Bild aus der Fokusebene auf ihn projiziert wird. Dank dieser Anordnung lässt sich das Rauschen in Form von Signalen, die außerhalb der Fokusebene entstehen, unterdrücken, wodurch ein Bild gewonnen wird, dessen Qualität der von Aufnahmen eines Konfokalmikroskops nahekommt. Zudem lassen sich sehr hohe Bildaufnahmegeschwindigkeiten erreichen, wobei die Bildaufnahmegeschwindigkeit der Kamera die einzige Begrenzung darstellt.
Durch Verschieben der Probe lassen sich optische Schnitte aufnehmen und anschließend eine 3D-Rekonstruktion erstellen. Die Probe kann schrittweise gedreht werden, um Aufnahmen aus verschiedenen Winkeln zu erstellen, die anschließend digital rekonstruiert und zu einem resultierenden „Multi-View“-3D-Modell zusammengesetzt werden. Dieses enthält hochauflösende Informationen über die gesamte Probe. Da es sich um eine Weitfeldmikroskopie handelt, trifft Licht mit sehr geringer Intensität (mW/cm²) auf die Probe, und zwar zudem nur auf eine begrenzte Fläche. Diese Eigenschaften machen das SPIM-Mikroskop in Verbindung mit der hohen Bildaufnahmegeschwindigkeit zu einem idealen Gerät für die Bildgebung lebender Zellen und Organismen.
| Komponenten | Produkt | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Laser | OBIS | Breites Wellenlängen-Spektrum |
| Kamera | Zyla / iXon | Hohe Empfindlichkeit und schnelle Bildaufnahme |
| Inkubationskammer |
Maßanfertigung |
Abmessungen nach Kundenwunsch |
| Positioniereinheit |
4D-Bühne | Bewegung in drei Achsen und Drehung |
| Optik | Teleskop, Tubuslinsen | Einfluss auf den Durchmesser des Laserstrahls und die Vergrößerung entlang des Strahlengangs |
| Optische Filter | Anregungsfilter und Emissionsfilter | Filterung bestimmter Wellenlängen |
| Schwingungsdämpfende Unterlage | CSP | Dämpfung von Vibrationen bei längeren Experimenten |
| Erfassungssoftware | MicroManager | Mikroskopsteuerung |
Die wichtigsten Vorteile des SPIM-Mikroskops:
- Niedrige Anschaffungskosten im Vergleich zu handelsüblichen Systemen
- Hohe Bildaufnahmegeschwindigkeit, die vollständig von den Eigenschaften der Kamera abhängt
- Geringe Toxizität des auf die Probe einfallenden Lichts
- Sehr flexible Konfiguration je nach den Anforderungen des Anwenders
