科學家研發新螢光顯微鏡—論文—科學網

2021-01-13 科學網

 

新顯微鏡藝術圖  圖片來源：日本德島大學

在最近發表在《科學進展》上的一項研究中，科學家開發了一種不需要機械掃描就能獲得螢光壽命圖像的新方法。

螢光顯微鏡廣泛用於生物化學和生命科學，因為它允許科學家直接觀察細胞及其內部和周圍的某些化合物。螢光分子能吸收特定波長範圍內的光，然後在較長的波長範圍內重新發射。然而，傳統螢光顯微技術的主要局限性是其結果難以定量評價，而且螢光強度受實驗條件和螢光物質濃度的顯著影響。現在，日本科學家的這項新研究將徹底改變螢光壽命顯微鏡領域。

該方法的主要支柱之一是使用光學頻率梳作為樣品的激發光。一個光學頻率梳本質上是一個光信號，是許多離散的光學頻率的和，它們之間的間隔是恆定的。在這裡，「梳子」指的是信號與光頻率的關係：從光頻率軸上升起密集且等距「尖刺」，類似於梳子。利用專用的光學設備，將一對激發頻率梳信號分解為具有不同強度調製頻率的單個光拍信號（雙梳光拍），每個光拍攜帶單個調製頻率，輻照到目標樣品上。這裡的關鍵是，每束光束都在一個不同的空間位置擊中樣本，在樣本二維表面的每個點和雙梳光拍的每個調製頻率之間形成一一對應的關係。

由於其螢光特性，樣品能重新發射部分捕獲的輻射，同時仍然保持上述頻率—位置對應關係。然後，樣品發出的螢光被簡單地聚焦在高速單點光電探測器上。最後，研究人員用數學方法將測量信號轉換為頻域信號，根據調製頻率處的激發信號與測量信號之間存在的相對相位延遲，很容易計算出每個像素處的螢光壽命。

新方法除了提供對生物過程的更深入的了解外，這種新方法還可以用於多個樣本的同時成像，用於抗原檢測，並有望開發出新的治療方法來治療頑固性疾病，提高預期壽命，從而造福全人類。（來源：中國科學報 魯亦）

相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abd2102

 

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