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上海斯邁歐分析儀器有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： 氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度計(jì) |
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使用新放大增強(qiáng)方法實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)組織樣品的高空間分辨率 FTIR 成像
2022-3-5 閱讀(223)
言：傅立葉變換紅外 (FTIR) 成像是一項(xiàng)成熟的分析方法，可同時(shí)獲得微米范圍的光 譜和空間信息。這一技術(shù)已廣泛用于多種不同的應(yīng)用域，從高分子科學(xué)到生物 醫(yī)學(xué)成像。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注通過(guò)主要使用基于同步加速器的系統(tǒng)，來(lái)提 高受到衍射限制約的 FTIR 成像系統(tǒng)的空間分辨率。 在本應(yīng)用簡(jiǎn)報(bào)中，我們展示了一項(xiàng)使用現(xiàn)有物鏡實(shí)現(xiàn)放大增強(qiáng)的新型方法。 終，我們的 FTIR 系統(tǒng)顯示出 1 µm/像素別的高空間分辨率成像能力。*的 是，這種構(gòu)造在設(shè)置不同的放大倍率時(shí)不需更換物鏡，從而保持了常規(guī)物鏡相對(duì) 較大的工作距離（約 21 mm）。
為評(píng)估和比較新方法的性能，我們分別使用標(biāo)準(zhǔn)放大倍率 FTIR、高放大倍率 FTIR 以及多光束同步加速器 FTIR 對(duì)生物 醫(yī)學(xué)樣品（未固定的鼠腦冷凍切片）進(jìn)行 FTIR 成像分析 [1]。
實(shí)驗(yàn)部分 儀器 我們將安捷倫科技公司的 Cary 670 FTIR 光譜儀和帶有高能 量碳化硅棒光源的 Cary 620 FTIR 配合使用，分別在標(biāo)準(zhǔn)放 大和高倍放大條件下采集數(shù)據(jù)。為進(jìn)行比較，我們還使用 了配備有多光束同步加速器 (IRENI) 光源的非安捷倫 FTIR 成像系統(tǒng)采集數(shù)據(jù) [1]。
每種技術(shù)的操作參數(shù)列于表 1。
結(jié)果和討論 圖 1 A-C 的照片和化學(xué)圖像中清楚地顯示出 3xTG AD 小鼠 腦中豐富的重要組分。這些圖像分別來(lái)自于安捷倫標(biāo)準(zhǔn)配 置顯微鏡、同步加速器 (IRENI) 系統(tǒng)以及安捷倫高倍放大配 置顯微鏡。
結(jié)果表明，安捷倫新型高分辨率技術(shù)顯著提高了空間分辨 率，可達(dá) 1.1 µm/像素，與之相比，安捷倫標(biāo)準(zhǔn)配置顯微鏡 的空間分辨率僅為 5.5 µm/像素。多光束同步加速器光源 (IRENI) 帶有寬場(chǎng)照明和在整個(gè)光譜范圍內(nèi)達(dá)到或超越衍射 限的有效幾何分辨率，與之相比，我們的新型改良方法可 至少獲得與 IRENI 相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果
當(dāng)觀察微米樣品時(shí)，增加的空間與光譜細(xì)節(jié)（通過(guò)減少像 素之間的模糊實(shí)現(xiàn)）非常有價(jià)值，因?yàn)樗沂镜倪@些信息是 標(biāo)準(zhǔn)配置的顯微鏡無(wú)法分辨的。 當(dāng)像素分辨率為 5.5 µm/像素時(shí)，光譜圖顯示的是采樣像素 區(qū)域內(nèi)所有化學(xué)組分的總和。我們的新型方法使用軟件控 制和自動(dòng)化“高放大倍率機(jī)制"增加了有效放大倍率，更重 要的是不需改變物鏡，因此可在保持完整的 21 mm 物鏡工 作距離的提下，實(shí)現(xiàn) 1.1 µm/像素的像素分辨率。
在圖 2 的例子中，圖中用箭頭標(biāo)出的部分是體積更小、高 度聚集的物體，在更大的像素內(nèi)將不可觀察到這一現(xiàn)象。 更為重要的是，隨著空間分辨率的提高，分析人員可獲得更 “純"的 FTIR 光譜，如圖所示，脂類(lèi)的 CH 吸收峰在高放大 倍率模式下具有更高的強(qiáng)度，而在標(biāo)準(zhǔn)放大倍率模式下則因 被平均而強(qiáng)度較低。比較光譜顯示于圖 2 中。 圖 3 (A) 顯示了致密斑塊核心的圖像，(B) 周?chē)鷿B入了脂質(zhì) 狀組分 [2]。這張圖表明，正如預(yù)期的那樣，在這個(gè)波長(zhǎng)區(qū) 域內(nèi)，使用高放大倍率儀器可獲得與 IRENI（見(jiàn)圖 1 B iv） 相同水平的細(xì)節(jié)信息。
結(jié)論 結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)放大倍率 (5.5 µm) 相比，高放大倍率模 式 (1.1 µm) 能夠提供更多的光譜和空間細(xì)節(jié)信息；與基于 同步加速器的高放大倍率系統(tǒng)相比，我們的高放大倍率模式 可獲得相當(dāng)?shù)幕蚋玫募?xì)節(jié)信息，特別是在低于 1800 cm-1 的信息豐富的指紋區(qū)。 此外，由于使用了更大的視野和全尺寸 (128x128) FPA，新 型方法的圖像采集時(shí)間比作為金標(biāo)準(zhǔn)的多光束同步加速器儀 器快了約 10 倍。 另外，標(biāo)準(zhǔn)放大倍率 (5.5 µm) 和高放大倍率 (1.1 µm) 模式 操作時(shí)不需改變物鏡，因此可保持 21 mm 的全物鏡工作距 離，這就意味著用戶將樣品放置在顯微鏡物鏡下測(cè)量時(shí)，不 需受到樣品形狀、大小以及形式的限制。
