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FIB-SEM技术

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研究的野心
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我们的目标是超越聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)技术的局限性,实现大体积[1.0]、高通量[2.0]和无伪影[3.0],各向同性高分辨率3D成像。金博宝188登录

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增强的FIB-SEM 1.0:使大体积高分辨率3D成像,可用于金博宝188登录开放的科学

大体积的各向同性高分辨率成像为推进连接体和细胞生物学金博宝188登录研究提供了前所未有的机会。传统聚焦离子束扫描电子显微镜(FIB-SEM)提供了独特的优点,如高分辨率(x, y和z的< 10 nm),最小的缺陷,和鲁棒的图像对齐,非常适合于神经过程的卓越跟踪和自动分割。然而,它在成像速度和持续时间方面的普遍不足限制了最大的可能的成像体积。金博宝188登录我们开发了创新的解决方案来克服这些障碍,并将FIB-SEM从缺乏长期可靠性的传统实验室工具转变为能够在最终图像堆栈中无缺陷地进行多年连续成像的稳健成像平台[金博宝188登录Xu等人2017年Xu等。2020aXu等。2020b].

这些改进使连续成像的体积从10个数量级扩大了4个数量级以上3.µm3.至少10个7µm3.,同时保持8 x 8 x 8 nm的各向同性采样3.体素。此外,通过权衡成像速度,系统可以很容易地在更高的分金博宝188登录辨率下操作,达到4 x 4 x 4 nm的体素尺寸3..这种增强的FIB-SEM技术1.0所实现的扩展体积,为科学学习提供了一个广阔的新体系,其中纳米尺度的分辨率与中观甚至宏观尺度的体积是关键。迄今为止最大的连接体是通过这个增强的FIB-SEM平台生成的[2020c,其卓越的z分辨率可自动跟踪神经元过程,减少耗时的人工校对工作。增强FIB-SEM的发展历程Drosophia半脑努力在自然纽约时报

果蝇由两个增强FIB-SEM系统通过13个热刀片生成的半脑。

更高的分辨率进一步改善了对其他不明确细节的解释。在4 × 4 × 4 nm的全细胞成像下,几乎所有的细胞器都可以被分辨和分类金博宝188登录3.纳米压。我们利用这种方法建立了全细胞和组织的各向同性三维参考库[Xu等人,2021年],并开放所有数据集OpenOrganelle海因里希等人,2021年].总之,这代表了高分辨率全细胞3D EM新领域的开始,该故事被刊登在自然这位科学家此外,通过结合超分辨率荧光成像,金博宝188登录CLEM应用程序释放细胞内细胞器识别与标记洞察的全部潜力。

增强FIB-SEM 2.0:先进高t吞吐量和超过1.0的大容量

我们正在开发先进的FIB铣削工艺,可处理高达500 x 500µm的块面2,从而扩大了可成像体积,无需热刀分割。结合优化的染色方案,更快的扫描电镜成像,体积可达金博宝188登录500 × 500 × 1000µm3.在没有热刀分割方法的约束和开销的情况下,可以实现铣削和成像。与现有的热刀方法相比,我们预计仅在图像采集方面就会有5倍以上的改进,并且在整个流水线吞吐量方面会有一个量级的提高。

增强的FIB-SEM 3.0:开发无伪影3D体成像金博宝188登录

我们开始研究一种3D冷冻fib - sem技术,该技术可以可靠地成像一块玻璃状冷冻细胞或组织,具有良好的对比度,无需重金属染色、脱水和塑料嵌入。这种快速的方法有可能绕过繁琐的EM样品制备,需要针对不同物种的大量组织进行单独优化。最重要的是,它允许体积EM揭示细胞和组织在其原始状态的细节。

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“我要让你们再标记一下我们这门学科发展的一个相当典型的特征;那么多的进步取决于技术、发现和新思想的相互作用,其重要性可能是由大到小的顺序。”

悉尼布伦纳
(1927 - 2019)

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