Système CM20 : un format compact grâce à une technologie d’observation des cellules innovante

Un dispositif innovant pour une culture cellulaire plus intelligente

Le système de surveillance de l’incubation CM20 d’Olympus (figure 1) vous permet de surveiller à distance la viabilité de vos cultures cellulaires à l’intérieur d’un incubateur, sans devoir pénétrer dans la salle blanche. Avec son format compact et mince, le système CM20 se loge facilement dans la plupart des incubateurs de taille standard. Ainsi, vous n’avez pas besoin de préparer un incubateur spécifique. Sa surface supérieure parfaitement plane permet d’accueillir et d’observer des récipients hauts et larges tels que les flacons multicouches. Pour réussir à miniaturiser ce dispositif, nous avons développé un système optique innovant breveté nommé « éclairage épiscopique oblique ».

Figure 1. Système de surveillance de l’incubation CM20
 

Conception d’un système de surveillance des cultures cellulaires compact

Les dispositifs de surveillance de l’incubation ayant les capacités de surveiller le récipient entier sont généralement grands et occupent un espace important à l’intérieur de l’incubateur, ce qui implique de devoir de préparer un environnement spécifique ou un nouvel incubateur.

La technologie derrière l’éclairage épiscopique oblique

Notre technologie d’éclairage épiscopique oblique permet d’observer des échantillons transparents et nous a permis de miniaturiser notre système de surveillance de l’incubation (figure 3). Cette technologie est unique par le fait que l’éclairage oblique permet d’utiliser la lumière réfléchie par la paroi supérieure du récipient (par ex., paroi supérieure d’un flacon, le couvercle d’une plaque de puits ou d’une boîte de Pétri). De cette façon, le système optique d’observation et les composants optiques d’éclairage, y compris la source lumineuse, peuvent être placés à l’intérieur de l’appareil. Cette configuration, en éliminant le besoin d’un dispositif de transillumination conventionnel doté d’un statif (figure 3), nous a permis de concevoir un dispositif avec une surface supérieure plane. D’une épaisseur de 55 mm (2,16 po) seulement, le système CM20 est le système de surveillance de l’incubation le plus mince* de l’industrie (hors support pour récipient). Son format compact permet de le loger à l’intérieur d’un incubateur, même si ce dernier ne présente que peu d’espace libre (figure 4).

Figure 3. Comparaison de la taille d’un microscope pour culture cellulaire conventionnel (à gauche) à celle du système CM20 (à droite). Cette vue latérale permet d’apprécier le faible encombrement du système CM20 par rapport à un microscope conventionnel
 

Figure 4. Système CM20 installé à l’intérieur d’un l’incubateur
 

Configuration du dispositif et acquisition des images

En général, l’éclairage oblique se fait en lumière transmise, mais notre système d’éclairage épiscopique oblique émet la lumière depuis le même côté que celui de l’objectif. La lumière émise par la source de lumière depuis le côté de l’objectif se reflète sur la paroi supérieure du récipient. La lumière réfléchie pénètre dans l’échantillon selon un angle par rapport à l’axe optique de l’objectif, et la lumière transmise à travers l’échantillon est captée par l’objectif (figure 5). Notre système CM20 aligne toujours l’angle d’incidence de la lumière arrivant sur l’échantillon avec l’ouverture numérique de l’objectif. Cela recrée les mêmes conditions que celles obtenues avec l’éclairage oblique, ce qui vous permet de facilement visualiser les échantillons transparents tels que les cellules avec contraste (figure 6).

Figure 5. Configuration de l’éclairage épiscopique oblique (vue latérale)
 

Figure 6. Images acquises en éclairage épiscopique oblique
 

Compatible avec plusieurs types de récipients

Nos nouveaux composants optiques d’éclairage sont compatibles avec plusieurs types de récipients. Le faisceau lumineux d’éclairage est dirigé vers l’extérieur pour les récipients hauts et vers l’intérieur pour les petits bas (figure 7). Pour éviter que la surface de la paroi du récipient n’affecte les conditions d’éclairage, les sources de lumière sont orientées dans deux directions : vers le haut et vers le bas. Les conditions d’éclairage sont maintenues stables grâce à l’éclairage par la source de lumière du bas lors de l’imagerie de la moitié supérieure du récipient et par la source de lumière du haut lors de l’imagerie de la moitié inférieure du récipient (figure 8).

Un autre avantage de l’éclairage épiscopique oblique est la possibilité d’observer un empilement de plusieurs récipients, grâce à l’utilisation de la lumière réfléchie par la paroi supérieure du récipient. En outre, il est possible d’observer de grands récipients tels que des flacons multicouches, ce qui est difficilement réalisable avec les microscopes conventionnels (figure 9).

Figure 7. Les optiques d’éclairage sont compatibles avec les récipients hauts et les récipients bas (vue de côté)
 

Figure 8. Imagerie de la moitié inférieure du récipient
 

Figure 9. Plusieurs récipients de culture cellulaire empilés sur un système de surveillance CM20
 

Conclusion

En mettant au point l’éclairage épiscopique oblique, Olympus a su concevoir un dispositif de surveillance à dessus plat compact capable d’observer toute la surface d’un récipient. Cette innovation permet d’améliorer l’efficacité du processus de culture cellulaire tout en libérant de l’espace à l’intérieur de l’incubateur.

Clauses : *à partir d’avril 2020, d’après Olympus.
 

Rédacteur

Masaru Mizunaka
Scientific Solutions Product & Technology
Optical System Dev., CRDM
Olympus Corporation