Multiplane and Spectrally-Resolved Single Molecule Localization Microscopy with Industrial Grade CMOS cameras

doi:10.1038/s41598-018-19981-z

.2018年1月29日；8(1):1726.

doi:10.1038/s41598-018-19981-z。

使用工业级CMOS相机的多平面和光谱解析单分子定位显微镜

Hazen P Babcock公司¹

附属机构

PMID： 29379074
预防性维修识别码：项目经理5789017
内政部： 10.1038/s41598-018-19981-z

使用工业级CMOS相机的多平面和光谱解析单分子定位显微镜

哈森·P·巴布科克. 科学代表. 2018.

.2018年1月29日；8(1):1726.

doi:10.1038/s41598-018-19981-z。

作者

Hazen P Babcock公司¹

附属

¹哈佛大学高级成像中心，马萨诸塞州剑桥，02138，美国。hbabcock@fas.harvard.edu。

PMID： 29379074
预防性维修识别码：项目经理5789017
内政部： 10.1038/s41598-018-19981-z

摘要

本工作探讨了工业级CMOS摄像机在单分子定位显微镜（SMLM）中的应用。我们的研究表明，工业级CMOS相机的性能接近科学级CMOS摄像机，但成本却很低。这使得构建具有多个摄像头的高性能成像系统更具经济可行性，能够实现多种应用。特别是，我们演示了工业CMOS摄像机在双平面、多平面和光谱分辨率SMLM中的使用。我们还提供开放源码软件，用于同时控制多个CMOS摄像头，并用于将获取的电影还原为超分辨率图像。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

数字

图1
用于摄像头测试的设置示意图。**C1类**（洋红）是哈马松ORCA-Flash4.0相机，米是尼康TiU显微镜，**服务提供商**（浅蓝色）为荧光滤光立方体支架，**第一层**（浅灰色）*（f）* = 125 mm透镜，二级（深灰色）*（f）* = 60 mm透镜和**指挥与控制**（绿色）是FLIR Imaging GS3-U3-51S5M-C相机。

图2
使用荧光珠测量的定位精度比较（对数图）。(一)每个摄像机测量的定位精度与珠子荧光强度。(b条)根据GS3-U3-51S5M-C相机相对于ORCA-Flash4.0相机的灵敏度缩放的强度，定位精度与珠子荧光强度的关系。两张图中的黑线是最大定位精度的Cramer-Rao界。

图3
比较用ORCA-Flash4.0相机和GS3-U3-51S5M-C相机采集的U2OS细胞中Alexa-647标记微管的2D SMLM图像。(一)两个图像的叠加（红色-ORCA-Flash4.0，绿色-GS3-U3-51S5M-C）。(b条)放大白色方框区域(一)，ORCA-Flash4.0摄像头。(**c（c）**)放大白色方框区域(一)，GS3-U3-51S5M-C摄像头。(d日)中白色方框区域的直方图(b条,**c（c）**)两个摄像头。比例尺为2 μm英寸(一), 200 nm英寸(b条,**c（c）**).

图4
使用两台双平面配置的GS3-U3-51S5M-C相机拍摄的U2OS细胞中Alexa-647标记微管的3D SMLM图像。(一)带有Z色阶的3D SMLM图像，如颜色栏中所示。(b条)放大白色方框区域(一)使用相同的Z色阶。(**c（c）**)白盒区微管的X/Z横截面(b条). 微管宽度的高斯拟合(**c（c）**)给予σ = 23.6 X、Y和22.3 nm nm（Z）。比例尺为5 μm英寸(一), 500 nm英寸(b条), 50 nm英寸(**c（c）**).

图5
使用四个四平面配置的GS3-U3-51S5M-C相机拍摄的U2OS细胞中Alexa-647标记微管的3D SMLM图像。(一)带有Z色阶的3D SMLM图像，如颜色栏中所示。(b条)放大白色方框区域(一)使用相同的Z色阶。比例尺为5 μm英寸(一), 1 μm英寸(b条).

图6
U2OS细胞中Alexa-647标记的微管和Biotium CF680标记的线粒体的SR-STORM SMLM图像。数据是使用四个GS3-U3-51S5M-C摄像头采集的，每个摄像头检测不同的颜色通道。(一)双色图像，微管显示为绿色，线粒体显示为红色(b条)灰度图像显示分配给Alexa-647类别（微管）的定位。(**c（c）**)灰度图像显示了CF680类别（线粒体）的定位。比例尺为2 微米。

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1. Alamada，P.，Culley，S.&Henriques，R.PALM和STORM：使用sCMOS探测器进入大视场和高通量显微镜。方法88，109-121（2015）。-公共医学
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