浙江大學(xué)開發(fā)出一種新型振動(dòng)成像技術(shù)
據(jù)《先進(jìn)光子學(xué)》刊載的一項(xiàng)研究顯示,我國(guó)浙江大學(xué)張德龍教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新型振動(dòng)成像技術(shù),標(biāo)志著該領(lǐng)域取得重大突破。該技術(shù)為納米尺度化學(xué)與生物研究的深入探索開辟了新路徑。 Cst1nGPL 超分辨率顯微技術(shù)雖能實(shí)現(xiàn)對(duì)納米尺度環(huán)境的精細(xì)觀測(cè),但其依賴熒光標(biāo)記的特性導(dǎo)致化學(xué)信息獲取受限,主要局限于結(jié)構(gòu)特征的解析。為突破這一技術(shù)瓶頸,基于分子特征化學(xué)鍵識(shí)別的振動(dòng)成像方法應(yīng)運(yùn)而生,該技術(shù)無(wú)需標(biāo)記即可實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)。 LvG$J* 此類技術(shù)通過(guò)探測(cè)樣品吸收中紅外光引發(fā)的物理變化實(shí)現(xiàn)分子識(shí)別,包括溫度誘導(dǎo)的聲學(xué)信號(hào)或熱吸收導(dǎo)致的折射率變化等。然而現(xiàn)有方法普遍面臨信噪比較低的困境,難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高化學(xué)對(duì)比度與高空間分辨率。 :[n~(~7? 新近開發(fā)的結(jié)構(gòu)光照中紅外光熱顯微術(shù)(SIMIP)有效克服了上述限制,其分辨率較傳統(tǒng)顯微技術(shù)實(shí)現(xiàn)倍增突破。該技術(shù)通過(guò)創(chuàng)新性融合結(jié)構(gòu)光照明顯微術(shù)(SIM)的物理增強(qiáng)機(jī)制與中紅外光熱檢測(cè)(MIP)的化學(xué)特異性優(yōu)勢(shì),成功構(gòu)建出兼具亞細(xì)胞級(jí)空間分辨率與化學(xué)指紋識(shí)別能力的成像平臺(tái)。 1sj7]G]`k
[attachment=132035] }5vKQf SIMIP能夠生成富含化學(xué)信息和空間信息的高分辨率圖像 %;QK5L 浙江大學(xué)張德龍教授說(shuō):“SIMIP顯微技術(shù)通過(guò)融合結(jié)構(gòu)光照明顯微術(shù)(SIM)與中紅外光熱檢測(cè)(MIP)的雙重原理實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。 其中,中紅外光熱檢測(cè)模塊賦予系統(tǒng)化學(xué)鍵特異性識(shí)別能力,而結(jié)構(gòu)光照明顯微組件則通過(guò)條紋投影的物理增強(qiáng)機(jī)制,使樣品空間分辨率突破傳統(tǒng)光學(xué)極限。” a[~[lk=7 該系統(tǒng)采用量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)來(lái)激發(fā)特定的化學(xué)鍵,從而實(shí)現(xiàn)局部加熱,降低附近熒光分子的亮度。一臺(tái)488納米連續(xù)波激光器和一臺(tái)空間光調(diào)制器(SLM)生成條紋光圖案,這些圖案以不同角度投射到樣品上。 Sr6'$8#>Y 這些圖案會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,將高頻特征編碼為科學(xué)級(jí)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(sCMOS)相機(jī)可檢測(cè)到的低頻可觀測(cè)信號(hào)。通過(guò)對(duì)比有振動(dòng)吸收和無(wú)振動(dòng)吸收時(shí)捕獲的圖像,SIMIP(結(jié)構(gòu)光照明顯微術(shù)與光熱紅外顯微術(shù)結(jié)合技術(shù))能夠重建出同時(shí)提供空間信息和化學(xué)信息的高分辨率圖像。 WS n>P7sY 在概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)采用Hessian SIM(海森結(jié)構(gòu)光照明顯微術(shù))和稀疏反卷積方法,實(shí)現(xiàn)了約60納米的空間分辨率和每秒超過(guò)24幀的成像速度,超越了傳統(tǒng)的中紅外(MIR)光熱成像技術(shù)。通過(guò)測(cè)試含有熱敏熒光染料的200納米聚甲基丙烯酸甲酯微珠,驗(yàn)證了SIMIP的準(zhǔn)確性。 R|qrK SIMIP通過(guò)讓QCL在1420–1778 cm-1范圍內(nèi)掃描,成功重建了振動(dòng)光譜,該光譜與傅里葉變換紅外(FTIR)光譜數(shù)據(jù)高度吻合。 )m7%cyfC
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