Lokalisierungsmikroskopie und Flussratenkontrolle für Multiplexing
Unsere Lösung für Fluidikmanagement für Ihre Lokalisierungsmikroskopie-Anwendung
Die softwaregesteuerte, automatisierte und vollständig integrierte Lösung von Fluigent ist das einzige kommerzielle System, das sequenzielle Injektionen für Multiplex-Lokalisierungsmikroskopie bietet. Darüber hinaus bieten wir mit unserem Standardgerät für sequenzielle Injektionen, Aria, einen Anpassungsservice an, um Ihren Anforderungen zu entsprechen (Hardware, Software, Branding, usw.).
Zudem bieten unsere Lösungen für die sequenzielle Injektion folgende zusätzliche Vorteile:
- Automatisierung und flexible Konfiguration von Fluidiksequenzen
- Einfache Integration durch unsere Software und unser SDK
- Beste Leistung durch die druckgesteuerte Technologie von Fluigent
Was ist Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie?
Die Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie (oft als SMLM bezeichnet) beschreibt eine Kombination aus leistungsstarken Imaging-Verfahren, die die räumliche Auflösung im Vergleich zu Standard-Mikroskopietechniken drastisch verbessern und Bilder biologischer Strukturen auf molekularer Ebene erfassen können1.
Bei der Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie werden einzelne fluoreszierende Moleküle rechnerisch lokalisiert, und die Lokalisierungen werden verwendet, um ein Bild mit Super Resolution zu erzeugen. Weitere Anwendung sind Oligo- und Refresh-STORM, DNA-PAINT, Multiplex-Antikörper-Markierung, Zellbiologie, neurowissenschaftliche Forschung.
Warum wird die Mikrofluidik für SMLM verwendet?
Ein typischer Arbeitsablauf in der Einzelmolekül-Lokalisierungsmikroskopie umfasst die Fluoreszenzmarkierung, die Probenvorbereitung und die Bildaufnahme in tote und lebenden Zellen.
1- Erhöhung Anzahl der Markierungsziele
Gerade im Bereich der Lokalisierungsmikroskopie ist es schwierig viele Ziele gleichzeitig zu erfassen. Die sequenzielle Markierung mit Mikrofluidik ermöglicht es, eine größere Anzahl von Ziele zu behandeln.
2- Verringerung von Protokollfehlern und Gewährleistung der Reproduzierbarkeit
Die manuelle Injektion oder Standardpipettierung ist nicht nur extrem zeitaufwändig, sondern kann auch biologischen Proben für solche Anwendungen schaden:
- Ungleiche Injektionen erhöhen die Variabilität (5,7 % intraindividuelle Ungenauigkeit und 8,1 % interindividuelle Ungenauigkeit beim Pipettieren von 10 µL)
- Turbulenter Fluss kann die Probe beschädigen
- Das Berühren der Behälterseiten kann zu Kontamination führen
- Handhabungsfehler beim Pipettieren können zu Probenverlusten führen.
Mit Hilfe der Mikrofluidik können die oben genannten Einschränkungen überwunden werden. Die hochgradig kontrollierbare Durchflussrate im Mikroliterbereich (bis hinunter zu einigen nL/min, mit einer Genauigkeit von < 5 % m.v.) ermöglich eine vollständig automatisierte Anwendung.
Wie Fluigent die Lokalisierungsmikroskopie unterstützt
Der Aufbau eines mikrofluidischen Multiplexsystems für die sequentielle Markierung erfordert Fachwissen in den Bereichen mikrofluidisches Flüssigkeitsmanagement, Elektronik und Software, was einen hohen Bedarf an technischen Ressourcen, Zeit und Geld erfordert.
Abhängig von den physikalischen Parametern des Systems müssen die verschiedenen technologischen Komponenten wie die Flüssigkeitszufuhr, mikrofluidische Ventile, Elektronik und andere Geräte, passend zusammengestellt werden. Außerdem ist für eine automatisierte Flusskontrolle unsere Software erforderlich.
1- Fluigent hat kundenspezifische On-Demand-Multiplexing-Systeme und OEM-Automatisierungs-Workflows für die Lokalisierungsmikroskopie und die Bildgebung lebender Zellen entwickelt.
Diese Entwicklungen stehen Ihnen als modulare Bausteine zur Verfügung.
2- Verbessertes Flüssigkeitsmanagement durch Fluigents patentierte druckbasierte Flusskontrolle
Hohe Stabilität zur Gewährleistung der Lebensfähigkeit der Proben
Unsere Geräte sind mit der druckbasierten Flusssteuerungstechnologie von Fluigent ausgestattet. Mithilfe der druckgesteuerten Durchflussregelung wird die Probe gleichmäßig in ein mikrofluidisches System injiziert. Da es keine mechanischen Teile gibt, die mit den Flüssigkeiten in Berührung kommen, können Druckregler pulslose Flüsse erzeugen, die mit peristaltischen Pumpen oder sogar der genauesten Spritzenpumpe nicht erreicht werden können. Mit Fluigent-Druckreglern wird eine Druckstabilität von < 0,1 % CV erreicht. Dies ermöglicht ein neues Maß an Stabilität, das für neue Anwendungen erforderlich ist. Die nachstehenden Diagramme zeigen Perfusionsvergleiche zwischen Fluigent-Reglern und Schlauch- und Spritzenpumpen.
Durchflussratenmerkmale für Mikroskopie Anwendungen
Durch den Einbau eines Ein-Aus-Ventils in das Gerät wird sichergestellt, dass der Fluss gestoppt wird, wenn der Benutzer die Bildgebung anordnet. Wie die nebenstehende Grafik zeigt, wird bei Verwendung der Cut-Flow-Technologie die Flussrate sofort gestoppt, wenn das gewünschte Volumen injiziert wurde, wodurch Rückflüsse verhindert werden.
Durch die Verhinderung des Rückflusses während der Inkubationsschritte kann das mikrofluidische sequenzielle Injektionssystem schnell zwischen Injektions- und Inkubationsschritten wechseln, was für Mikroskopiestudien von Vorteil ist. Ein weiteres Ventil am Ausgang kurz vor dem Chip oder der Kammer ermöglicht es, den Fluss entweder dorthin oder in den Abfall zu leiten, um die Schläuche zwischen zwei aufeinanderfolgenden Injektionen zu spülen. Dieses Ventil ist auch für die automatische Kalibrierung und das Priming nützlich.
3- Hohe Multiplexing-Fähigkeiten durch interne Integration und Automatisierung mikrofluidischer Ventile
Um unseren Mikroskopieanwendern Multiplexing-Fähigkeiten zu bieten, haben wir automatisierte sequenzielle Injektionssysteme entwickelt, die auf der Integration und Automatisierung mehrerer mikrofluidischer Ventile (z. B. 11-Port/10-Wege-Drehventil, 3/2-Wege-Ventile) basieren. Sie werden von maßgeschneiderter Elektronik begleitet, die den Anschluss und die Wartung erleichtert, sowie von mechanischer Integration, die Risiken wie Luftblasenbildung minimiert und die Ergonomie verbessert. Sie alle werden von unserem Algorithmus gesteuert, um mit unseren Durchflussregelungskomponenten auf die effizienteste und leistungsfähigste Weise zusammenzuarbeiten, und werden in eine Anlage integriert, um ein vollautomatisches System zu erhalten.
Mit solchen Systemen können mehrere Pufferreservoirs während eines experimentellen Arbeitsablaufs ausgetauscht werden, was das Multiplexing vieler Markierungen in einem Experiment ermöglicht. Dies macht sie optimal für Lokalisierungsmikroskopie-Anwendungen.
4 SDK und Software für Zeiteinsparung, Benutzerfreundlichkeit und nahtlose OEM-Integration
Fluigent hat Softwarefunktionen speziell für Multiplexing-Anwendungen entwickelt, die es dem Benutzer ermöglichen, Liquid-Handling-Sequenzen für den Einsatz in der Mikroskopie vollständig zu automatisieren. Das Perfusionsgerät kann automatisch jedes Perfusionsprotokoll durchführen und bietet folgende Vorteile :
- Anpassung an jeden Versuchsplan für eine genaue und reproduzierbare Vorbereitung der Proben für die Fluoreszenzmikroskopie
- Intuitiv, zeitsparend und einfach zu bedienen: Individuelle Methoden können schnell erstellt, gespeichert und für einen Lauf abgerufen werden.
- Ermöglicht Langzeit-Perfusionsstudien wie z. B. Multicolor-PAINT-Imaging
Die Funktionen umfassen:
- Flussmanagementfunktionen: Volumeninjektion, zeitgesteuerte Injektion, Reservoirauswahl, Flüssigkeitsspülung usw.
- Sequenzierungsfunktionen: Warten, Warten auf Benutzer, Warten auf TTL, Gruppe, Schleife
- Funktionen zum Laden und Speichern von Protokollen
- Datenaufzeichnungsfunktion
- TTL- und TCP/IP-Funktionen
- Kommunikation mit externen Systemen und Warten auf deren Signale als Teil der Protokolle, um andere Bildgebungsprozesse durchzuführen, während das Perfusionsprotokoll pausiert wird
- Fehlerfunktionen (Rückmeldung über Fehler, die während des Protokolls auftreten)
Die Standardsoftware ist in unserem automatisierten sequenziellen Injektionssystem, Aria, für Endanwender enthalten. Die Aria-Software fasst alle oben genannten Funktionen zusammen und bietet eine benutzerfreundliche Schnittstelle, die es dem Benutzer ermöglicht, Funktionen hinzuzufügen, um ein vollständiges Fluidikprotokoll zu erstellen.
Wir bieten ein komplettes Angebot für alle Ihre Bedürfnisse im Bereich der Lokalisierungsmikroskopie
1- Sequentielles Standard-Injektionssystem
Wir bieten ein sofort einsatzbereites Multiplexing-System für die Lokalisierungsmikroskopie an, dass die folgenden Vorteile bietet:
- Lieferung bis zu 10 Lösungen
- Automatisierung beliebiger Protokolle
- Eigene Fluigent-Software und SDK
- Versionen mit Einzelausgang (1 Probe) und Serienausgang (9 Proben)
Weitere verfügbare Funktionen:
- Lokale Steuerung über ein Bedienfeld
- Nachtmodus für den Einsatz in einem dunklen Raum für die Fluoreszenzmikroskopie
2 – Software
Um eine vollständig funktionale Lösung für Ihre Anwendung zu bieten, können wir unsere Software an Ihre Bedürfnisse anpassen. Dazu gehören kundenspezifische Schnittstellen und funktionelle Änderungen. Die Software kann angepasst werden, um neue Anforderungen an Druck-/Durchflusspaare und interne Volumina zu erfüllen. Es können zusätzliche Funktionen für die Kommunikation mit Ihren Geräten implementiert werden, die zusätzliche Warnungen und Sicherheitsfunktionen umfassen können. Die Software kann ebenfalls an die Corporate Identity-Charta Ihres Unternehmens angepasst werden.
3 – Vollständig maßgeschneidertes System: von der Idee bis zur Produktion
Wenn Sie ein brandneues Fluidikmanagementsystem für Ihr Mikroskopie-Setup benötigen, bieten wir Ihnen eine flexible, kundenspezifische Entwicklung von mikrofluidischen Geräten an. Je nach Ihren Bedürfnissen und den enthaltenen Modulen (integriertes Mikroskopmodul, Temperaturregelung, Flüssigkeitsmischung, Durchflusssensoren…) können kundenspezifische Funktionen hinzugefügt werden.
Durch die Zusammenarbeit mit uns profitieren die Kunden von Fluigents Portfolio an Produkten, Technologien, Patenten und 15 Jahren Erfahrung mit Mikrofluidik-Technologie. Wir kombinieren unser Fachwissen und unsere Kenntnisse, um kundenspezifische mikrofluidische Geräte von höchster Qualität zu entwickeln. Werden Sie Partner von Fluigent, um die Markteinführung Ihres Produkts zu beschleunigen.
- Die flexibelste Lösung
- Fluigent Fachwissen
Referenz
Lelek, M. et al. Single-molecule localization microscopy. Nature Reviews Methods Primers vol. 1 Preprint at https://doi.org/10.1038/s43586-021-00038-x (2021).