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研究人员开发出新的成像技术 改善人们对生命力学的观察

2023-06-19 17:42:01  来源:激光网原创    

  在微观水平上对生物样本进行成像有多种方法,每种方法各有利弊。包括来自东京大学的研究人员在内的一组研究人员首次将两种领先的成像技术的各个方面结合起来,设计出一种新的成像和分析生物样本的方法。它的概念被称为 RESORT,为以前所未有的细节观察生命系统铺平了道路。

  自从人类能够操纵玻璃以来,我们就一直在使用光学设备以越来越详细的方式观察微观世界。我们能看到的越多,我们就能理解的越多,因此我们面临着改进我们用来探索我们周围和内心世界的工具的压力。当代显微成像技术远远超出了传统显微镜所能提供的范围。两项领先技术是提供良好空间分辨率的超分辨率荧光成像和振动成像,后者会降低空间分辨率但可以使用范围广泛的颜色来帮助标记细胞中的多种成分。

  东京大学先进科学技术研究中心的 Yasuyuki Ozeki 教授说:“我们受到这些成像技术的局限性的激励,试图创造出更好的东西,而通过 RESORT,我们相信我们已经实现了这一目标。” “RESORT 代表可逆可饱和光学拉曼跃迁,它结合了超分辨率荧光和振动成像的优点,而没有继承两者的缺点。这是一种基于激光的技术,使用了一种被称为拉曼散射的东西,这是一种分子和光之间的特殊相互作用,有助于在显微镜下识别样品中的成分。我们成功地对细胞中的线粒体进行了 RESORT 成像,以验证该技术。”

  RESORT 成像有几个阶段,虽然它可能看起来很复杂,但设置并不比它旨在取代的技术复杂。首先,要成像的样品的特定成分需要用称为光开关拉曼探针的特殊化学物质标记或染色,其拉曼散射可以通过 RESORT 使用的不同种类的激光来控制。接下来,将样本放置在用于正确照亮样本并构建样本图像的光学设备中。为了实现这一点,然后用双色红外激光脉冲照射样品以检测拉曼散射、紫外光和特殊的环形可见光束。这些共同限制了拉曼散射可能发生的区域,这意味着最后阶段,成像,

  “这不仅仅是获得更高分辨率的显微样本图像;毕竟,电子显微镜可以对这些东西进行更详细的成像,”Ozeki 说。“然而,电子显微镜必然会损坏或阻碍他们观察到的样品。通过为拉曼探针的调色板添加更多颜色的未来发展,RESORT 将能够对活体样品中的许多成分进行成像,以前所未有的方式分析复杂的相互作用。这将有助于更深入地了解基本的生物学过程、疾病机制和潜在的治疗干预措施。”

  该团队的主要目标是改进用于医学研究领域和相关领域的显微成像。但它在激光器设计方面取得的进步也可用于其他需要高功率或精确控制的激光应用,例如材料科学。

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