在最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家開發(fā)了一種不需要機(jī)械掃描就能獲得熒光壽命圖像的新方法。
熒光顯微鏡廣泛用于生物化學(xué)和生命科學(xué)，因?yàn)樗试S科學(xué)家直接觀察細(xì)胞及其內(nèi)部和周圍的某些化合物。熒光分子能吸收特定波長范圍內(nèi)的光，然后在較長的波長范圍內(nèi)重新發(fā)射。然而，傳統(tǒng)熒光顯微技術(shù)的主要局限性是其結(jié)果難以定量評價(jià)，而且熒光強(qiáng)度受實(shí)驗(yàn)條件和熒光物質(zhì)濃度的顯著影響?，F(xiàn)在，日本科學(xué)家的這項(xiàng)新研究將徹底改變熒光壽命顯微鏡領(lǐng)域。
該方法的主要支柱之一是使用光學(xué)頻率梳作為樣品的激發(fā)光。一個(gè)光學(xué)頻率梳本質(zhì)上是一個(gè)光信號，是許多離散的光學(xué)頻率的和，它們之間的間隔是恒定的。在這里，“梳子”指的是信號與光頻率的關(guān)系：從光頻率軸上升起密集且等距“尖刺”，類似于梳子。利用專用的光學(xué)設(shè)備，將一對激發(fā)頻率梳信號分解為具有不同強(qiáng)度調(diào)制頻率的單個(gè)光拍信號（雙梳光拍），每個(gè)光拍攜帶單個(gè)調(diào)制頻率，輻照到目標(biāo)樣品上。這里的關(guān)鍵是，每束光束都在一個(gè)不同的空間位置擊中樣本，在樣本二維表面的每個(gè)點(diǎn)和雙梳光拍的每個(gè)調(diào)制頻率之間形成一一對應(yīng)的關(guān)系。
由于其熒光特性，樣品能重新發(fā)射部分捕獲的輻射，同時(shí)仍然保持上述頻率—位置對應(yīng)關(guān)系。然后，樣品發(fā)出的熒光被簡單地聚焦在高速單點(diǎn)光電探測器上。最后，研究人員用數(shù)學(xué)方法將測量信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，根據(jù)調(diào)制頻率處的激發(fā)信號與測量信號之間存在的相對相位延遲，很容易計(jì)算出每個(gè)像素處的熒光壽命。
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于多個(gè)樣本的同時(shí)成像，用于抗原檢測，并有望開發(fā)出新的治療方法來治療頑固性疾病，提高預(yù)期壽命，從而造福全人類。
相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abd2102
