Q-PHASE: Quantitatives Phase-Imaging

Q-PHASE: Quantitatives Phase-Imaging
Q-PHASE: Multimodales Holographisches Mikroskop für quantitatives Phase-Imaging (QPI)

BEOBACHTEN Sie Zellen mit unübertroffener Auflösung

Die einzigartige Konstruktion des Q-PHASE Mikroskops erlaubt die Beobachtung lebender Zellen in ihrer natürlichen Umgebung, ohne diese einzufärben oder Kontrastmittel einzusetzen – fast ohne fototoxische Wirkung. Das einzigartige, patentierte QPI Setup ermöglicht die klare Erkennung von Zellgrenzen und Masseveränderungen in den Zellen.

Einzigartiger zellularer Kontrast

Das quantitative Phase-Imaging ist direkt abhängig von der zellularen Masse (Dicke & Brechungsindex).

Transparente Zellen sichtbar machen

Da das QPI selbst kleinste Unterschiede in der zellularen Masse aufspürt, können sogar transparente Zellen und ihre Bestandteile vom Hintergrund unterschieden werden.

Sehen Sie in die Zellen

Die außergewöhnliche Masseerkennung des QPI ermöglicht auch, Veränderungen in den Zellen, wie Zellkerne, Vakuola und mehr ohne Kontrastmittel zu sehen.

SEGMENTIEREN Sie automatisch Daten mit großer Genauigkeit

Die große Genauigkeit der erhobenen Daten, basierend auf präziser Hintergrundkompensation, ermöglicht schnelle Segmentierung und Identifizierung von Zellgrenzen, sich individuell bewegender Zellen in großen Populationen.
Automatische Segmentierung von QPI-Abbildungen

ANALYSIEREN Sie quantitative Daten für jede Zelle

Automatische Segmentierung - Die hervorragende Segmentierungsfähigkeit der Software ermöglicht Datengewinnung mit exzellenter Genauigkeit, noch während der Abbildung.
Segmentierte Abbildung, fertig für die Datenauswertung
Automatisierte zellulare Datenanalyse mit dem Cell Analyser Modul

VERFOLGEN Sie Zelldynamik über einen längeren Zeitraum

Wir haben eine automatische, kontrastmittelfreie Methode entwickelt, um den dynamischen Phänotyp tausender Einzelzellen in heterogenen Populationen über lange Zeiträume zu verfolgen.

QPI Zeitraffer von Zellreaktion. (A) Zeitrafferbilder der Entose
Zellnachverfolgung während der Entose

DATENGEWINNUNG von einzelnen Zellen oder großen Populationen

Quantitative Analyse für jede Zelle - Dieser Ansatz macht zelluläre Subtypen effizient sichtbar und klassifiziert sie. Zudem werden so seltene Zellen in großen Zellpopulationen entdeckt.
Autophagische menschliche Eierstockkrebszelllinie A2780 (Fluoreszenzfärbung: Hoechst 33342, CytoID) (20x Vergrößerung)
Menschliche Eierstockkrebszelllinie A2780 (Fluoreszenzfärbung: Hoechst 33342, CytoID) (4x Vergrößerung)

Applikationssbeispiele

  • Zelldifferentiation
  • Krebszellenforschung
  • Biokompatibilität
  • Medikamentenprüfung
  • Mortalitätsstudien
  • Lebenszyklus von Zellen
  • Botanik
  • Hydrobiologie
  • Zellen in 3D-Umgebung

Metastatische Krebszelle - Zellreaktion mit Immunzelle (T-Zell fällt über polyploide Krebszelle her)

Bildung polyploider Eierstockkrebszelle A2780

Menschliche embryonale Stammzellen: Koloniebildung

Diversität metastatischer Krebszellenpopulation (PC-3-Zellen)

Kommunikation menschlicher chondrogener Zellen

Bewegung von Samenzellen für Spermiogramm

Einnahme von Apodox und Behandlungsreaktionen menschlicher Brustkrebszellllinie MDA-MB-231

Interzelluläre Kommunikation menschlicher metastatischer Polyploid-Prostatakrebszelle PC-3

Beobachtung einer HEK293-Zellpopulation, transfiziert mit GFP-Vesikulärem-Stomatis-Virus-Mantelprotein

Fünf Tage menschlicher embryonaler Stammzellen (HESC) Kolonieleben

Applikationssbeispiele (in Englisch)

Q-PHASE Cancer Research
Quantitative Phase Imaging (QPI) provided by Q-PHASE – TESCAN multimodal holographic microscope – allows observation of cells reactions to different treatments without any other added dyes. Combination of QPI with fluorescence provides the possibility to observe cell processes with low phototoxicity and simultaneously verify observed processes using a single instrument. This innovative approach opens interesting opportunities in cancer research. Through experiments, researchers look at how cancer cells behave and try to understand cancer at its deepest levels. Understanding the basic processes of these cells can help researchers figure out what controls cell division and cell death; find out what makes cancer cells spread or metastasize, identify unique characteristics of cancer cells to design newtherapeutic strategies, and, find out why certain cancer cells become resistant to therapy. In some of these experiments, cells taken from tumors of people with cancer are studied.
pdf – 1,3 MB
Q-PHASE Live Cell Imaging
Q-PHASE, the multimodal holographic microscope, is a unique instrument for quantitative phase imaging (QPI). The main application of this technique is in live cell imaging where advantages such as no need for labeling, low phototoxicity, easy segmentation, cell dry mass interpretation of measured signal and suitability for long term experiments are used. Q-PHASE is built as a transmitted light microscope in an inverted configuration for easy handling with biological samples. Appropriate conditions for live cells are ensured by the microscope incubator heated to 37°C and low exposures of light for QPI. Moreover, there is no need for specific sample preparation. The cells are just seeded into a suitable observation chamber and examined.
pdf – 1,7 MB

Hauptmerkmale

  • Einfache, automatisierte Segmentation und Bearbeitung von Abbildungen – vergleichbar zu Zluoreszenz-Datenverarbeitung
  • Keine Bildartefakte wie Schatteneffekte (im Gegensatz zu Techniken, die auf Zernike Phasenkontrastbeleuchtung basieren)
  • Äußerst genaue Erfassung von Zellgrenzen
  • Einfache Probenpräparation, kein Einfärben, kein Ausbleichen, Beobachtung lebender Zellen in ihrer natürlichen Umgebung
  • Niedrige Fototoxizität – geringe Lichtleistungsdichte (107 x niedriger als in der Fluoreszenzmikroskopie) erlaubt Langzeitbeobachtung über Tage
  • Kohärenz-Ausblendeffekt – spezielles Feature erlaubt Proben selbst in streuenden Medien ("Scattering Media") zu untersuchen
  • Multimodalität – vollintegriertes Fluoreszenzmodul, simuliertes DIC und Brightfield
  • Hochqualitatives QPI – einzigartiges Setup der Q-PHASE Optik erlaubt inkohärente Beleuchtung, für exzellente Bildqualität ohne Kompromisse
  • Starke Unterdrückung kohärenter Störsignale (Flecke) und störender Interferenzen (im Gegensatz zu Laser-basierten Vorgehensweisen)
  • Laterale Auflösung konventioneller Mikroskope (bis zu 2x besser im Vergleich zu Laser-basierten Systemen)
  • Schnelle Bildgewinnung – nur ein Durchgang dank nicht-parallelem, holographischem Aufbau (kein Scanning für Abbildungsprozess, die Framerate wird nur durch Kamera und PC-Geschwindigkeit limitiert)
  • Voll motorisiert – Fokussierung, Probenbühne, Objektivwechsel, Fluoreszenzfilter, Filter
  • Automatisierte multidimensionale Bildgewinnung – Time-Lapse, Channel, Position, Z-Stack
  • Quantitativ – Phasenwerte können neu bzw. rückberechnet werden, z.B. Trockenmassendichte von Zellen (pg/μm2) oder direkte Topographie in Nanometergenauigkeit (technische Proben)
  • Hochempfindliche Phasendetektion – erlaubt die Erkennung kleinster Veränderungen in axialer Richtung, bei Morphologie oder Position

Prinzip des Quantitative Phase Imaging

Die Übertragungszeit von Licht in spezifischen Umgebungen hängt vom Brechungsindex und der Entfernung, die das Licht zurücklegen muss, ab. Wandert eine Lichtwelle durch eine Probe mit unterschiedlichen Brechungsindizes oder unterschiedlicher Dicke, wird die Wellenfront deformiert. Dadurch treten Wechsel in der Phasenverteilung der Welle auf. Das Q-PHASE erfasst die Phasenverteilung auf der Probenoberfläche und analysiert diese. Dieses Prinzip wird "Quantitative Phase Imaging" genannt.

Patentiertes optisches Setup

Das Q-PHASE verfügt über zwei "Arme"; einen "Objektarm" und einen "Referenzarm". Diese Arme sind mit gleichen Setups und gemeinsamer Beleuchtungsanlage ausgestattet. Während die Probe in den Objektarm eingesetzt wird, kommt eine (leere) Referenzprobe in den Referenzarm. Die Lichtstrahlen gehen in jedem Arm durch die jeweilige Probe und werden auf der Bildebene des Mikroskops miteinander kombiniert. Durch das einzigartige, patentierte, optische Setup des Q-PHASE interferieren die Lichtstrahlen und erzeugen ein Hologramm – selbst mit Halogenlampe oder LED als Lichtquelle. Dieses Hologramm wird von einem Detektor aufgenommen und in Echtzeit von einem Computer in ein quantitatives Phasenbild (QPI) umgewandelt.

Produktbroschüre (in Englisch)

Hier Q-PHASE Produktbroschüre (in Englisch) downloaden.
Q-PHASE - Multimodales holographisches Mikroskop - quantitatives Phase-Imaging
pdf – 891 kB