產(chǎn)品經(jīng)理
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超分辨成像相機(jī)
Andor
Andor iXon SRRF-Stream 實(shí)時超分辨顯微成像模塊，將超分辨采集與處理融為一體，實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時超分辨成像。它僅需極低激發(fā)光強(qiáng)度和傳統(tǒng)熒光染料，即可在活細(xì)胞動力學(xué)研究中以每秒1–2幀獲取全視野超分辨圖像，并且能以高性價(jià)比將寬場、TIRF、轉(zhuǎn)盤共聚焦等傳統(tǒng)熒光顯微鏡升級至超分辨水平。該模塊突破了衍射極限，為活細(xì)胞結(jié)構(gòu)動態(tài)觀測開辟了全新路徑。
Andor iXon SRRF-Stream 實(shí)時超分辨顯微成像模塊產(chǎn)品介紹
產(chǎn)品概述
SRRF-Stream 是 Andor 推出的全新實(shí)時超分辨顯微成像功能，僅搭載于 iXon Life 與 iXon Ultra 系列 EMCCD 相機(jī)。該模塊將超分辨圖像的采集與處理融為一體，實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時超分辨成像，為活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與動態(tài)過程的觀測開辟了全新路徑。
與傳統(tǒng)超分辨技術(shù)相比，SRRF-Stream 具備多項(xiàng)差異化優(yōu)勢。其實(shí)時處理能力使圖像采集與超分辨運(yùn)算同步進(jìn)行，無需后期再處理，可在"實(shí)時模式"中直接查看超分辨結(jié)果；所需的激發(fā)光強(qiáng)度極低（mW–W/cm2 量級），可顯著延長活細(xì)胞觀察時間并保證更精確的生理狀態(tài)；成像使用 GFP 等傳統(tǒng)熒光染料即可完成，標(biāo)記簡單且無需光控轉(zhuǎn)換；在活細(xì)胞動力學(xué)研究中，每 1–2 秒即可獲得全視野超分辨圖像，使用 ROI 區(qū)域讀出時幀率可超過 10 fps；同時，它可將寬場、全內(nèi)反射（TIRF）、轉(zhuǎn)盤共聚焦等傳統(tǒng)熒光顯微鏡以高性價(jià)比方式升級至超分辨水平。
成像效果對比與實(shí)測案例
頁面展示了多組開啟與關(guān)閉 SRRF-Stream 模塊的實(shí)測對比圖像，分辨率提升效果顯著。
| 樣本 | 成像條件 | 對比結(jié)果 |
|---|---|---|
| 線粒體（BPAE 細(xì)胞） | 寬場熒光顯微鏡，63X 物鏡，2X 光學(xué)放大，560 nm 照明，每 100 幅原始圖生成 1 幅超分辨圖（0.5 Hz） | 線陣強(qiáng)度剖面對比顯示分辨率提升顯而易見 |
| 有絲分裂（U2OS 細(xì)胞系） | Dragonfly 轉(zhuǎn)盤共聚焦，63X 物鏡，2X 放大，488 nm 照明 | 有絲分裂紡錘體結(jié)構(gòu)的分辨能力大幅提升 |
| HCV 感染細(xì)胞（抗 NS5A 染色） | 同一顯微鏡、同一區(qū)域、相同物鏡與光路 | SRRF 可輕松提供傳統(tǒng)衍射極限 2 倍以上的分辨率，而 SIM 受原理限制提升不足 2 倍 |
| 有絲分裂哺乳動物細(xì)胞 | 藍(lán)色 DNA、綠色微管、紅色動粒，Z 序列成像 | SRRF 版 Z 系列圖像細(xì)節(jié)顯著優(yōu)于寬場 |
| BSC-40 活細(xì)胞膜 | 635 nm LED，200 秒延時，每幀由 50 幅 20 ms 曝光圖像處理生成 | 實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的動態(tài)超分辨觀測 |
| HeLa 活細(xì)胞網(wǎng)格蛋白微結(jié)構(gòu) | mCherry 標(biāo)記，寬場 2 FPS | 線陣剖面證明 SRRF 可分辨相隔 150 nm 的結(jié)構(gòu) |
| 裂殖酵母（LifeAct 染色） | 相同曝光時間下的 3D 投影蒙太奇對比 | SRRF-Stream 寬場成像明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)寬場 |
| 血液樣本 | 血小板、紅細(xì)胞膜、綠色內(nèi)部顆粒 | 寬場與 SRRF 寬場成像細(xì)節(jié)差異明顯 |
| HeLa 活細(xì)胞微管蛋白 | GFP 標(biāo)記，延時幀頻 1 fps（20 ms 曝光 × 50 幀） | 實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞微管動態(tài)的實(shí)時超分辨成像 |
值得特別關(guān)注的是 SRRF 與 SIM 的對比實(shí)驗(yàn)：SIM 圖像由 6.5 μm 像元的 sCMOS 記錄，而寬場與 SRRF 圖像由 16 μm 像元的 iXon EMCCD 記錄，在完全相同的顯微鏡、物鏡與光路條件下，SRRF 仍展現(xiàn)出更出眾的分辨能力。
觀測能力與應(yīng)用方向
SRRF-Stream 突破了傳統(tǒng)衍射極限，其核心價(jià)值在于：無需復(fù)雜的樣品標(biāo)記流程，結(jié)合傳統(tǒng)成像設(shè)備與低強(qiáng)度照明即可實(shí)時實(shí)現(xiàn)超分辨成像，從而以更低的光損傷獲得更優(yōu)的時空分辨率，為活細(xì)胞結(jié)構(gòu)和實(shí)時運(yùn)動的觀察創(chuàng)造條件。
在觀測能力層面，該模塊可提供亞細(xì)胞器水平的蛋白結(jié)構(gòu)分析，追蹤細(xì)胞內(nèi)單分子，通過實(shí)時追蹤技術(shù)深入理解基于細(xì)胞生理機(jī)能的單分子機(jī)制，并幫助研究者獲取更多細(xì)節(jié)信息以更新細(xì)胞功能模型。其典型應(yīng)用方向涵蓋涉及單個 SNARE 蛋白結(jié)構(gòu)的膜融合過程、突觸囊泡的動態(tài)變化、經(jīng)由突觸可塑性與學(xué)習(xí)機(jī)制進(jìn)行的樹突棘改造，以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、胞間通訊與細(xì)胞分化等研究。
技術(shù)原理與工作流程優(yōu)勢
SRRF 技術(shù)由倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）Ricardo Henriques 博士實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，Andor 引入該技術(shù)并與 Henriques 博士密切合作，針對 iXon EMCCD 相機(jī)進(jìn)行了深度優(yōu)化。依托 Andor 在高級 GPU 處理優(yōu)化方面的專長，SRRF-Stream 的算法執(zhí)行速度比基于 ImageJ 的 NanoJ-SRRF 后處理快約 30 倍；由于數(shù)據(jù)采集與 SRRF 處理可并行進(jìn)行，工作流程得到顯著優(yōu)化。
頁面給出的性能基準(zhǔn)測試條件為：輸入圖像 1024 × 1024 像素，每幅 SRRF 圖像由 100 幅原始圖像合成，輸出超分辨圖像 4096 × 4096 像素，處理在 Nvidia GTX 1070 GPU 卡上完成。測試表明，SRRF-Stream 的處理速度已遠(yuǎn)超相機(jī)的圖像采集速度，這正是內(nèi)置該功能的相機(jī)能夠在大視野下實(shí)現(xiàn)實(shí)時超分辨成像的根本原因。
Henriques 博士本人對此評價(jià)道：其實(shí)驗(yàn)室對 SRRF-Stream 進(jìn)行了全面測試，對其工作流程以及在更大視野下獲得活細(xì)胞超分辨率的能力印象深刻；通過將 SRRF 算法與高性能 iXon 相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了專用于熒光顯微鏡的超分辨相機(jī)。
系統(tǒng)配置要求
運(yùn)行 SRRF-Stream 需要以下軟硬件條件：
| 類別 | 要求 |
|---|---|
| 相機(jī) | SRRF-Stream 兼容的 iXon Life 或 iXon Ultra EMCCD |
| 授權(quán) | SRRF-Stream 許可證與安裝程序 |
| GPU | CUDA 兼容的 NVidia GPU 卡，計(jì)算能力 V3.0 及以上，顯存 4 GB 及以上 |
| 軟件 | MicroManager（64 位）或 Andor SDK2（64 位） |
| 可選配置 | 預(yù)裝經(jīng)推薦與測試的 GPU 卡、支持 SRRF-Stream 的 MicroManager（綁定 iXon 相機(jī)序列號）及 Andor SDK2 的 PC 工作站 |
頁面同時指出，Andor 使用"中檔"GTX 1070 顯卡進(jìn)行了大量測試，證實(shí) SRRF-Stream 處理數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)高于 iXon 相機(jī)的圖像采集速度，因此無需高端顯卡即可滿足實(shí)時處理需求。
現(xiàn)有相機(jī)升級路徑
對于已擁有 iXon 888、iXon 897、iXon Life 888 或 iXon Life 897 的用戶，Andor 提供相機(jī)升級服務(wù)以獲得 SRRF-Stream 超分辨功能。升級流程為：在升級申請表中提供相機(jī)序列號，銷售工程師將就 PC 與 GPU 配置要求提供建議，下單后即可接收與該 iXon 序列號綁定的 SRRF-Stream 升級包（含安裝程序與許可證）。需要特別注意的是，升級 iXon 888 型號時還需額外申請 SRRF-Stream 相機(jī)優(yōu)化流程。
MicroManager 軟件集成
為推動 SRRF-Stream 的廣泛應(yīng)用，該功能已完整集成至 MicroManager 開源顯微鏡軟件平臺。用戶可在實(shí)時（Live）模式下直接輸出實(shí)時超分辨圖像；支持多維度采集，可集成多通道、Z-stack 與時間序列成像；SRRF-Stream 的各項(xiàng)參數(shù)還可通過"設(shè)備屬性瀏覽器"與其他相機(jī)參數(shù)統(tǒng)一調(diào)整，操作體驗(yàn)與常規(guī)相機(jī)設(shè)置完全一致。
