MuViSPIM同步四轴光片成像系统

高速活体和透明化成像的新标准

光片荧光显微镜以其显著降低的光损伤和光漂白效应、极高的采集速度和不亚于激光共聚焦显微镜的分辨率等综合性能已成为对各种活的和透明化生物样品进行无创成像的首选方法。

MuVi-SPIM包括两个主要模块，Live Sample模块为活生物样品4轴成像模块；Cleared Sample为专门针对透明化大样品设计的扩展模块，用户可以通过简单操作快速在二者之间互换和升级。

MuVi SPIM(Live Sample)最突出的三个特点：温和的样品处理，大样品灼3D成像和极低光毒性。他的适用领域包括：发育生物学，胚胎发育，海洋生物学，神经生物学，功能成像，长时间延时成像，光操作（双光子损毁，光遗传，光激活等）。

MuViSPIM(Cleared Sample）的独特之处在于对样品的高度兼容性，这包括样品的形状，样品的安装，以及最重要的，样品的透明化方法。因此，拥有一台MuVi SPIM(Cleared Sample)即可满足对绝大多数透明化样品的拍摄要求，是实验室和公共成像平台的最佳选择。

此外系统还可以升级到光操作MuVi SPIM(PhotoManipulation)系统，可以执行光杀伤、光漂白和光转化等实验。

直观的软件界面操作极为简单，实时硬件控制由嵌入式控制器处理，确保这种微秒精度计时控制不受PC性能波动影响，完美执行定量和高速实验。该系统的典型应用包括斑马鱼胚胎、果蝇幼虫、海洋生物、植物和根系发育、大的透明化组织样品等动物模型的整体成像以及一般细胞团和类器官的3D整体观察。

线扫描+Rolling Shutter 成像模式

扫描线状光束，取代了传统的片层状光束，具有以下显著优点：

1.激发均匀，整个视野亮度一致；

2.激光利用率高，即使荧光信号较弱也能得到很强的信号；

3.充分利用照明物镜的数值孔径，照明束腰更细；

4.配合高级sCMOS的卷帘门曝光（Rolling Shutter）功能，进一步大幅提高图像信噪比，得到近似共聚焦的成像效果。

左图采用sCMOS Rolling Shutter的线成像模式，相机芯片曝光区域跟随扫描光束，散射荧光不会影响周围区域，大大提高图像信噪比。右图使用普通的Global Shutter,散射光线会进入其他非激发区域，信号会有严重的相互干扰。

Rolling Shutter 同步线扫描模式(左图）与Global Shutter曝光模式（右图）下对同一样品的成像效果对比，左图的信噪比明显提高，二者的差异近似共聚焦和宽场显微镜的成像差异。

活生物样品模块-MuVi SPIM(Live Sample)

四轴同步扫描光片模式

双侧照明的优势：照明均匀，视野增加1倍，可以使用尽量薄的激光束腰照明。

双侧成像的优势：无论成像平面位于样品何处，总是有一侧相机可以捕捉到清晰锐利的图像；无需旋转样品，动态图像融合效果更好；深度增加一倍。

MuViSPIM（Live Sample）采用双侧照明和双侧成像的独特4轴设计，无需样品旋转，即可全角度的采集样品，同时避免阴影效应，方便全局高速动态成像。另外它紧凑、无振动和稳健的机身设计，以及专有的压电式工作台，在长期实验中可以提供最大的稳定性（聚焦和温度条件）和精确的样品定位精度。

斑马鱼血管和淋巴管发育

MuVi SPIM(Live Sample)应用

MuVi SPIM（Live Sample）是为温和的大样本成像而设计的。它无需旋转就可以实现样品的双侧同时成像。

低倍、高NA物镜能够对整个胚胎、细胞团、小生物活体和植株等进行快速、高分辨率、高信噪比、大视场成像，可以实时的采集细胞形态、分裂、迁移和组织形成等，适用于研究组织和器官的整体发育、生物功能和动力学特征等。

从果蝇胚胎背和腹侧同时连续观察果蝇发育，200层，30s时间间隔，观察20小时。

斑马鱼形成尾和头的发育过程连续观察，750um厚，3min间隔，观察18小时，斑马鱼课程，MBL。

海鞘胚胎从4细胞期到64细胞期连续观察，HannaL.S.et al,Cel,2020。

拟南芥根尖维管束表达GFP全景拍照。

 斑马鱼长时程发育，680um厚，340个slice,5个位置拼接，10min间隔，16.5小时。

斑马鱼体内巨噬细胞迁移，3min间隔，400um厚，1小时。

透明化模块-MuVi SPIM(Cleared Sample)

MuVi SPIM(Cleared Sample)系统是由一个可更换的透明化光学组件和一个大型样品定位单元组成。

Cleared Sample模块是MuVi SPIM功能的一个扩展，可以实现较大型透明化样品的快速、高分辨率整体3D成像。

由于很多透明化试剂具有微毒性、腐蚀性和很高的粘性，MuViSPIM(Cleared Sample)所有部件均为开放式和可拆卸设计，极其方便清洁。样品室可容纳大样本，如小鼠全脑或其他完整器官，可根据用户需求做特殊尺寸定制。从上部安装样品，可以方便地操作上样和取样。开放式圆柱形接口，用户可以非常方便地打印适合自己样品的适配器。Roling Shutter和细的高斯线扫描完美配合，展现高信噪比、高分辨率的清晰图像。

使用NA0.5WD5.5mm的通用10×浸液镜头，匹配折射率范围可以从水到折射率很高的油性介质。还可选择20XNA1.0WD8.2mm亲水系透明化试剂物镜。

MuVi SPIM(Cleared  Sample)应用

MuViSPIM（Cleared Sample)能够对中枢神经系统进行高清晰的整体成像，包括神经元网络空间投射细节。系统可以对各种透明化试剂处理的各种组织器官都可以完成高清晰的整体成像，适用范围从低折射率的水、中等折射率的亲水试剂到比普通镜油折射率还要高的疏水性试剂。

双色标记的小鼠全脑，标本由巴塞罗那CRG,Dierssen实验室的Linus Manubens提供。

小鼠全脑CLARITY透明化。样品成像厚度约7mm,使用20x物境做5x8的图像拼接，上图为Z方向的局部图像展示，可以清断的看到锥体神经元和神经纤维在皮层和脑内的透射以及海马结构等

小脑片Expansion透明化。绿色为神经细胞和星形胶质细跑，红色为血管，样品厚约2mm,使用10x物镜做4x5视野的拼接。下面两图为上面大视野图的局部不同角度展示。

小鼠乳腺导管Disco透明化。标记的是角蛋白的K14。

成年斑马鱼中脑的放射状胶质细胞，CLARITY透明化。

小鼠淋巴结BABB透明化。标本来自伯尔尼大学的Jens Stein。

光操作模块-MuVi SPIM(PhotoManipulation)

可以在MuVi SPIM基础上添加光操作附件PhotoManipulation对样品进行光操作。无论是切割细胞和组织内结构（光消融）、在感兴趣区域进行光漂白（FRAP），还是进行光遗传学操作，MuVi SPIM PhotoManipulation模块都可以通过选择不同类型的激光系统（从连续紫外到脉冲红外激光器）来解决。

可选择用于光操作的激光器有：1.脉冲红外激光器1030-1040nm，200fs脉冲长度，1.5W，用于光烧蚀；2.两个连续半导体激光器，405至685纳米，最大100mW，用于光激活、光漂白、光遗传；3.连续或脉冲激光780nm，100fs脉冲长度，最大500mW，用于光激活、光遗传。

MuVi SPIM(PhotoManipulation)应用 

植物侧根生长点干细胞杀伤实验，黄色箭头所示为光消融（abiaton）位点Alexis Maizel,COS,Unversity of Heidelberg。

小胶质细胞对轴突损伤反应实验。斑马鱼脑中神经元的轴突通过红外激光烧灼消融，消融后30分钟，可以观察到四个小胶质细胞到达受损轴突的过程。De Medeiros 等Sci Rep 10,1942(2020)。

使用光遗传学抑制果蝇腹侧沟的形。CRY2-CIB1系统可以用来控制催化域OCRL的定位，可通过消耗PI(4,5）P2，从而在果蝇的细胞皮层中消耗F-肌动蛋白。实验将果蝇胚胎腹侧的一个矩形区域暴露于红外飞秒激光下，从腹侧组织中耗尽PI（4，5)P2，并构成组织折叠。

MuVi-SPIM(Live Sample)参数表

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