双光子3D组织切割成像系统-TissueSurgeon

双光子3D组织切割成像系统-TissueSurgeon


德国ROWIAK公司的TissueSurgeon是一款专门设计的快速、方便、灵活的组织切割机设备。该设备使用高速高能激光系统,能够对样品实施如同外科手术般的精准的非接触式切割。其独特的多光子切割技术有别于目前市场上的任何产品,能够从样品中的任意位置开始,直接在指定的样品部位直接进行切割并且不会对样品部位造成灼伤。


应用方向 

■  10~100 μm厚度的无脱钙硬组织切割

■  软组织固定、无固定切割

■  硬、软组织的表观遗传、基因表达、生理代谢指标的测定

■  基于MPM、OCT定位的精准切割

■  深层组织的多光子成像观测(FL、SHG、THG)

传统切割方法
ROWIAK激光切割

骨骼的大部分细节信息都被机械力破坏,

并且染色效果也并不理想



骨骼的大部分信息均被良好地保留下来,

并且染色效果好于传统切片的染色效果



TissueSurgeon有别于传统的薄片切割系统,这种切割无需借助外力,能够有效避免金属刀片带来的金属污染和机械力损伤。这种切割技术也克服了传统激光切割技术必须从表面开始切割并且会灼烧样品的缺点。TissueSurgeon使用独特的双光子切割技术,有效避免传统激光切割缺点,真正做到了从任意点开始的3D切割,并且对于样品没有灼烧。 


为何选用TissueSurgeon  



■  硬组织切割无需脱钙

■  切割过程全自动

■  光学切割,切割过程中不会产生任何污染

■  切割样品适用任何传统染色方法

■  比传统方法切割更加简单、迅速、不灼伤样品

■  最大限度保存生物信息的完整

原位细胞3D切割成像技术基于青鳉胚胎组织的单细胞提取


单细胞的原位组织提取一直以来都是一项十分困难的工作,这主要受制于组织之间连接致密难以消化,而机械力往往很难精确地将单个细胞与组织完整的分离。激光切割具有传统切割技术所难以匹及的切割精度,是目前一种比较理想的切割手段,因此围绕激光切割技术的相关显微产品也孕育而生,并在科研领域中越来越受到关注。但是激光切割也有其局限性,首先显微激光切割往往要从表面开始,无法对深层组织进行切割;另一方面激光的光源往往采用紫外激光光源,这种类型的光源很容易造成组织灼伤,从而影响切割下来样品的品质,因此激光切割的应用发展也受到了诸多限制。


如今ROWIAK公司推出的一款全新的单细胞分离系统有望解决这一难题。它采用了近红外双光子激光切割技术,在保留了激光切割精度优势的同时,采用近红外波长的激光从而避免了激光切中对组织灼烧的问题。因此能够实现精准的原位组织中的单个细胞的分离。


  

双光子3D组织切割成像系统TissueSurgeon

 

发育中的青鳉胚胎

 

青鳉是一种成熟的模式生物,常用于分析发育和发育过程中的细胞信号神经生物学研究。其中使用表达荧光蛋白的转基因胚胎是一种揭示胚胎发育的良好方法。随着基因技术的发展,研究者们越来越多地开始关注这些标记细胞中转录组中的信息。虽然单细胞测序技术发展迅速,但是从组织中获得单细胞的手段却十分有限。目前几乎没有手段能够直接在组织的原位上快速获取一个细胞,但是基于ROWIAK双光子切割技术,研究者成功地在这方面取得了一些进展。


 

青鳉胚胎中感知神经中表达mcherry的细胞成像


研究者为了研究青鳉感觉神经分泌细胞细胞群中特定表达m-cherry的转基因细胞的内部遗传信息,将ROWIAK双光子3D组织切割成像系统与传统的显微操作系统进行结合,成功实现了对目标细胞的原位分离。


研究者首先利用双光子3D组织切割成像系统对青鳉胚胎中的mcherry细胞进行了定位,然后根据其细胞群的形态设定了切割部位,随后系统根据预先设定的范围进行切割。待切割完成后使用玻璃微管移液器将目标的细胞部位直接取出,即获得了目标组织区域。这种方法能够在不破坏样品原位信息的情况下将感兴趣的部位直接精准的分离,这对于揭示生物体的基因表达情况具有着深远的意义。


从青鳉胚胎中分离特定表达mcherry的细胞团

 

参考文献:
Wittbrodt, J. et al. Medaka — a model organism from the Far East. Nature Reviews Genetics 3, 53-64.
Yamamoto, T. (ed.) MEDAKA (Killifish): Biology and strains. Yamamoto, T. (ed.) Keigaku Pub. Co., Tokyo, 1975, pp.365.
Kristin Tessmar-Raible et al.Removal of fluorescently-labeled sensory-neurosecretory cells from forebrain of transgenic Medaka embryos, focusonmicroscop. 2011.

聚合物切割

多酚(PPA+GF)的切片


含有金属的软组织切割

带有血管支架的人血管切片


极软组织切割

大鼠脑组织切片


多光子成像

斑马鱼MPM成像



骨骼切割

大鼠颅骨切片


牙齿切割

大鼠牙本质切片


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