高光譜顯微成像系統(tǒng)

一種超高速且一體化的可定制高光譜顯微鏡平臺，具有高空間分辨率和光譜分辨率。完全集成的系統(tǒng)可快速映射VIS-NIR-SWIR光譜范圍內(nèi)的漫反射，透射率，光致發(fā)光，電致發(fā)光和熒光。基于高通量全局成像濾波器，IMA?比基于掃描類型光譜儀的高光譜系統(tǒng)更快，更高效。
快速成像&短時獲得大量數(shù)據(jù)
IMA系統(tǒng)配有高通量的面掃分光系統(tǒng)，相較于點、線掃描方式的高光譜系統(tǒng)，能夠更快地獲取數(shù)據(jù)，速度可以達到3幀/秒。數(shù)據(jù)立方體中包含了當前視野范圍內(nèi)材料的一切光譜信息，可選擇任意波長生成單色圖，也可以選取任意一點抽取光譜。根據(jù)不同的研究需要，可對數(shù)據(jù)內(nèi)的任何位點與波長進行篩選組合，靈活多變。


高光譜濾光器  精密布拉格光柵   波長連續(xù)可調(diào),調(diào)諧范圍橫跨數(shù)百納米   高光譜分辨率(<2nm)


獨特的全局成像技術(shù)——直接對視野中的樣品進行面掃成像。與點掃或線掃手段相比，面掃成像極大提升了掃描速度，在大面積樣品的掃描過程用優(yōu)勢明顯。在均勻照明系統(tǒng)地幫助下，能有效減少光源單點聚焦造成的樣品損傷.

材料領(lǐng)域
 鈣鈦礦發(fā)光成像，載流子傳輸效率計算
 在以往關(guān)于鈣鈦礦的研究中，大多數(shù)都采用強光照射并采集小范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，往往只是定性觀察。高光譜成像可對器件區(qū)域內(nèi)的發(fā)光強度進行量化，以實現(xiàn)光致發(fā)光(PL)和電致發(fā)光(EL)的空間成像。經(jīng)計算后，還可繪制載流子傳輸效率圖(fT)，可觀察到相當多的區(qū)域光產(chǎn)生載流子收集效率低于60%。表明高效太陽能電池的設(shè)計還遠遠不夠perfect，有相當多的區(qū)域光電轉(zhuǎn)換效率極低。

碘化鉛優(yōu)化鈣鈦礦性能研究
 富硒鈣鈦礦在碘化鉛的作用下發(fā)光效率提高，但TOP峰(LG)會發(fā)生未知程度紅移，通過高光譜掃描，獲取710 nm后全部發(fā)光數(shù)據(jù)，zuizhong確定碘化鉛使該材料在765 nm處增強最明顯。圖i為圖a與圖h的虛線部分疊加，能發(fā)現(xiàn)二者強度較高的區(qū)域明顯不重疊，可證明碘化鉛的加入提高了鈣鈦礦材料發(fā)光較弱地區(qū)的發(fā)光性能。


生物領(lǐng)域
高速篩選生物體內(nèi)塑料微粒
傳統(tǒng)拉曼和紅外光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物體內(nèi)塑料顆粒(MPs)的檢測，但這需要復雜的分離過程。而采用高光譜成像技術(shù)(HSI)，結(jié)合特定算法，可迅速分離、識別MPs。整個測試過程不超過40分鐘，樣品處理后6分鐘內(nèi)可完成HSI采集(1分鐘)和數(shù)據(jù)分析(5分鐘)。該技術(shù)對顆粒大于0.2 mm的塑料識別效果良好，檢出率和準確度接近100%，且省略了大量消化分離步驟，減少試劑消耗，為MP的快速分析提供了一種新的方法。

細胞掃描熒光成像
 單壁碳納米管(SWCNs)可在近紅外區(qū)發(fā)光成像，利用高光譜成像技術(shù)，可同時觀察任意波長下SWCNs的單分子發(fā)光情況，使生物體內(nèi)多路熒光成像成為可能。
 納米金顆粒(AuNPs)也是一種優(yōu)良的熒光材料，但AuNPs在細胞中團聚會產(chǎn)生毒性，由于聚集會使發(fā)光紅移，故通過高光譜 成 像 檢 測 胞 中 最 強 峰 的 位 移 可 確 定AuNPs的毒性大小。


高光譜診斷細胞遺傳物質(zhì)含量
用特異性抗體功能化的金(Au)和銀(Ag)納米顆粒(NP)揭示了5-羧基胞嘧啶(5caC)在細胞周期不同階段的空間分布和數(shù)量，并證明了5caC是一個穩(wěn)定遺傳的表觀遺傳標記，并可以繪制單個染色體上5caC的區(qū)域密度。高光譜暗場成像(HSDFI)能夠從非特異性聚集的納米探針中有效去除散射噪聲，從而提高單個細胞中不同胞嘧啶修飾的定量準確性。HSDFI是一個多功能的平臺，用于在單細胞水平上對等離子體納米探針標記的核靶進行空間和光譜表征，以進行定量表觀遺傳篩選。

高光譜用于糖尿病視網(wǎng)膜研究
采用AAV2-EPO(腺相關(guān)病毒2型介導的EPO)采集正常對照組N、糖尿病組D、糖尿病治療組(低劑量組E1、中劑量組E2、高劑量組E3)大鼠視網(wǎng)膜組織切片的分子高光譜圖像。利用獲得的數(shù)據(jù)模型對原始數(shù)據(jù)進行預處理。通過圖像和光譜的定性分析，證明AAV2-EPO對大鼠早期糖尿病視網(wǎng)膜病變有一定療效。實驗結(jié)果表明，中等劑量的AAV2-EPO治療能最有效地減少視網(wǎng)膜外核層神經(jīng)細胞凋亡，對DR有一定的療效，因此高光譜成像系統(tǒng)可以幫助研究人員探索DR的發(fā)病機制、致盲原因和藥物開發(fā)。

高光譜用于癌細胞診斷
HSI被用于從正常人成纖維細胞及其端粒酶永生化和SV40轉(zhuǎn)化的衍生物獲得高光譜。作者能夠在液基巴氏(Pap)測試載玻片上區(qū)分正常和癌前(低分級[LG]和高分級[HG])宮頸細胞和鱗狀細胞癌(SCC)。HSI可用于預篩選液基巴氏試驗載玻片，以提高巴氏試驗診斷的效率，最終降低宮頸癌的死亡率，同時降低醫(yī)療保健成本。

高光譜用于外泌體快速分析
高通量和無標記的外泌體(EV)微陣列技術(shù)，通過同時表征一組EV膜蛋白來區(qū)分EV。EsupplV微陣列平臺由印刷在光子晶體生物傳感器上的抗體陣列和顯微高光譜成像技術(shù)組成，可以快速評估EV膜蛋白與其相應(yīng)抗體的結(jié)合情況。EV微陣列檢測只需要2 μL樣品體積，檢測時間少于2小時。EV微陣列檢測不僅通過定量巨噬細胞衍生的EV攜帶的7種膜蛋白，而且通過區(qū)分三種巨噬細胞表型分泌的EV而得到驗證。特別地，EV微陣列技術(shù)可以產(chǎn)生目標EV的分子指紋，該分子指紋可以用于識別EV的親代細胞。

拉曼光譜定性分析細胞代謝物
 在癌癥組織中脂質(zhì)代謝十分紊亂，在亞微米尺度上定量識別代謝物的手段非常必要。使用高光譜受激拉曼散射(SRS)顯微鏡可定性分析癌變肝組織的脂質(zhì)代謝產(chǎn)物的空間分布。由圖可知，大量飽和脂肪堆積在癌癥肝組織中。
進一步的質(zhì)譜分析證實了高濃度的飽和脂肪的確分布于肝癌組織。異常積累的飽和脂肪可能有很大潛力成為肝癌的代謝生物標志物。

結(jié)合算法定位特征峰重疊物質(zhì)
  一些特定情況下，某些物質(zhì)的特征峰可能出現(xiàn)重疊，嚴重影響識別的準確度。
      在高光譜受激拉曼損耗(SRL)成像的基礎(chǔ)上，采用多元分辨算法(MCR)對SRL圖像進行分析，重建各組分的定量濃度圖像。通過該方法，可對二甲亞砜水溶液及脂肪顆?；旌衔镞M行清晰的雙色成像。這表明，高光譜SRL顯微鏡強大的重疊光譜拆分能力在復雜生物分子定量成像方面具有巨大的潛力。