Supere los problemas de la adquisición de imágenes 3D de alto rendimiento
Gracias a los recientes avances en las tecnologías de adquisición de imágenes, ahora podemos observar y analizar redes celulares complejas en tres dimensiones. A través de imágenes 3D, podemos adquirir y analizar las interacciones en las células y los tejidos con mayor detalle y precisión. No obstante, la adquisición de imágenes 3D es un proceso intrincado con numerosas complejidades, desde tiempos largos de barrido de imágenes hasta herramientas de análisis inadecuadas y baja resolución.
Aquí se incluye un resumen de los problemas comunes a los que se enfrenta la generación de imágenes celulares en 3D y cómo puede superarlos con la ayuda de los productos de dispositivos moleculares.
Luz desenfocada
Obtener imágenes 3D nítidas puede ser difícil, especialmente si está utilizando la microscopia de campo amplio. A pesar de proporcionar una rápida adquisición de imágenes, la microscopia de campo amplio no logra eliminar las señales de desenfoque. Esto le deja imágenes borrosas con una luz desenfocada intensa, lo que obstaculiza su análisis de imágenes.
La alternativa es un microscopio confocal con un agujero que disminuye la sensibilidad a la luz desenfocada a medida que se aleja del área de enfoque, generando imágenes más nítidas. El problema surge cuando un solo agujero necesita escanear toda la imagen, lo que requiere mucho tiempo.
Ahí es donde un microscopio confocal de disco giratorio (SCDM) puede servir como actualización. En lugar de un solo agujero, un SDCM consta de centenares de agujeros que giran rápidamente para escanear la imagen, lo que conduce a una mejor resolución en poco tiempo. La tecnología confocal de disco giratorio AgileOptix es un ejemplo perfecto de esto.
El sistema de generación de imágenes de alto contenido ImageXpress® Micro Confocal incorpora la revolucionaria tecnología confocal de disco de rotación AgileOptix, que lo lleva un paso más allá con una fuente de luz láser de alta intensidad para una mayor introducción de tejido, por lo que puede obtener imágenes de alta resolución incluso a partir de muestras de tejido grueso. Como resultado, puede lograr una imagen más nítida con una mayor visibilidad de las celdas y al menos un 30% de aumento en el recuento de celdas.
Tiempo de adquisición largo
Antes de las tecnologías de escaneado láser 3D, la obtención de imágenes de alta calidad requirió exposición prolongada, lo que era un reto debido a que las imágenes 3D se alejaban del centro del pozo. Hoy en día, los microscopios confocales abordan este problema implementando fuentes láser de alta intensidad.
Las fuentes de alta intensidad tienen varios beneficios que no solo mejoran la calidad de imagen, sino que también aumentan la velocidad de escaneado reduciendo el tiempo de exposición.
Por ejemplo, el sistema de generación de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai incorpora una fuente de luz láser de siete canales con ocho canales de imagen que puede reducir el tiempo de exposición hasta en un 75%, lo que aumenta la velocidad de escaneado dos veces en general.
Esto resulta especialmente útil con la generación de imágenes de proteínas fluorescentes amarillas o cianas que requieren la generación de imágenes de redes de proteínas complejas con heterogeneidades intercelulares e intracelulares.
Centraje automático fiable
Mantener el enfoque en las muestras con fluctuaciones térmicas y mecánicas es difícil y puede interrumpir la captura de imágenes a intervalos en particular. Por este motivo, el microscopio debe detectar y estabilizar automáticamente los planos focales. Los sistemas de autofoco basados en cámara digital requieren mucho tiempo porque hay un proceso de prefoco con una búsqueda intrincada en un amplio rango de enfoque.
Con los recientes avances en las tecnologías de autofoco láser, puede acelerar el enfoque automático en varios tipos de placas, incluyendo el de órgano en un chip y el de fondo en U.
En particular, un sistema de autoenfoque híbrido que consta de láser y autoenfoque basado en imágenes generará los mejores resultados. Este tipo de autoenfoque es mucho más rápido porque el láser parpadea solo una vez por pozo. Sin embargo, todavía puede beneficiarse de la compatibilidad de ejemplo del enfoque basado en imágenes. Lo más importante es que la cantidad mínima de exposición al láser significa que está reduciendo al mínimo el riesgo de fototoxicidad, lo que es crítico en los ensayos de células vivas.
Análisis de cuello de botella
Los conjuntos de datos suelen ser grandes y complejos, por lo que su análisis puede tardar horas en completarse. Superar este obstáculo requiere herramientas de análisis de imágenes de última generación con procesamiento rápido, clasificación de imágenes precisa y una interfaz de usuario sencilla.
Las herramientas de análisis de imágenes de los dispositivos moleculares destacan por sus características que resuelven una variedad de necesidades de análisis.
Por ejemplo, ¿sabía que podría acelerar su análisis de lapso de tiempo hasta 40 veces con un procesamiento paralelo multihilo? Esto se ha convertido en una realidad con nuestro software de adquisición y análisis de imágenes de alto contenido MetaXpress® para imágenes en 2D y 3D. Otro problema en el análisis de imágenes es la clasificación de las poblaciones celulares para la descripción completa de las celdas. Aquí es donde entra el aprendizaje automático. El software de análisis de imágenes IN Carta- de Microsoft permite la clasificación automática de fenotipado en perfiles celulares grandes y complejos.
En ambas herramientas de análisis, puede ejecutar procesos con una variedad de muestras en cuestión de minutos con una experiencia de usuario excelente.
Penetración lumínica difícil
Puede que una de las tareas más difíciles en la generación de imágenes en 3D sea la penetración del tejido, lo que es crítico para obtener información sobre el comportamiento biológico complejo de su muestra. Si el microscopio tiene una profundidad de inserción limitada, la calidad de la imagen disminuirá a medida que la luz se disperse o absorba en muestras de tejido grueso.
Como hemos mencionado anteriormente, la microscopia confocal puede proporcionar una mejor resolución, pero otros avances pueden traducir este éxito en la introducción de tejido profundo.
La capacidad de contraste del microscopio es fundamental para la supresión de la luz desenfocada, lo que permite una mejor detección de la fluorescente emitida por la muestra. Esto se puede lograr mediante un orificio que rechaza la señal de desenfoque. El contraste se puede lograr aún más rápido si tiene varios agujeros que están en comunicación constante entre sí durante el escaneado de imágenes.
Finalmente, la combinación de la microscopia confocal con la óptica láser de alta intensidad permite una mayor penetración enviando longitudes de onda de luz más largas para excitar las muestras de fluorescente sin dañar la muestra ni esparcir la luz.
Extracción de datos de alto contenido
Imagínese tratando de visualizar datos de varios pocillos o de varias placas. Con un software de imágenes 3D independiente, probablemente tendría que cambiar entre aplicaciones para ver múltiples imágenes en miniatura y planos de calor.
Para que la extracción de datos sea más práctica, necesita un software de informática que pueda integrar la adquisición de imágenes con el análisis de imágenes y la informática para poder analizar los datos directamente desde la imagen original. Con ese propósito en mente, los dispositivos moleculares desarrollaron el software de informática de alto contenido AcuityXpress.
El software cuenta con una función de zoom interactivo que le permite navegar sin problemas entre imágenes y datos numéricos. Con esta tecnología, usted está en el asiento del conductor al determinar el nivel de detalle, ya sea acercando una imagen individual de alta calidad o una visualización general de todas las imágenes y datos en una pantalla.
Además de la navegación de última generación, el software AcuityXpress proporciona una plétora de herramientas de análisis y cálculo para que interprete datos complejos y múltiples parámetros a la vez.
Conclusión
Las imágenes 3D pueden proporcionar una visión más profunda del comportamiento complejo de sus muestras; sin embargo, vienen con algunos problemas. En Molecular Devices nos esmeramos en acompañarle en cada paso del proceso de procesamiento de imágenes para ayudarle a encontrar su solución específica: desde obtener imágenes más nítidas en minutos hasta organizarlas en un sistema de software centralizado, le ayudamos a avanzar en el descubrimiento.
Más información información sobre la detección de alto contenido con tecnología AgileOptix y su combinación de láseres de estado sólido, objetivos de inmersión en agua, sensor CMOS científico y disco de giro doble con cinco geometrías de disco diferentes. O póngase en contacto con nosotros para obtener más información.