相干喇曼散射(CRS)显微镜:一个巨大的和越来越多的应用

除了成像lipid-rich大脑结构,如髓,及其退化由于疾病,如多发性硬化症,它已经表明,SRS可以描述label-free生物物理变化或生物化学病理Amyloid-β存款用于阿尔茨海默氏症研究。更重要的是,SRS敏感蛋白质二级结构和错误折叠,一些神经退行性疾病的一个关键机制[1]。

汽车和SRS显微镜也越来越多地使用药物的吸收和分布在细胞和组织。即使是新陈代谢管理化合物可以基于振动光谱,研究开放全新的视角研究药物的行为模式。CRS也成为一个多用途的药品配方的质量控制的工具,允许高分辨率,label-free成像的活性药物成分(api),和辅料来确定平板表面的空间分布[2]或粉末配方。有趣的是,甚至不同的API多晶型物可以杰出的幽灵似地[3]。这些新的label-free程序已经取代了以前繁琐的电子显微镜。

SRS和汽车,经常结合two-photon-excited自发荧光和二次谐波生成,提供一个通用的研究组织生理学和病理学的工具箱。早期和敏感检测广泛的癌症(4、5、6),神经退行性疾病[1]和纤维化[7]和很多人一样,已经证明了。首先研究开始显示多深学习算法可以帮助CRS-based组织分类和诊断[4]。

Label-free对膀胱癌细胞病理学的尿液样本[8]巴氏涂片在宫颈癌(4、5、6)已被证明。癌细胞被确定使用深度学习与高精度分析[9]。

Label-free指纹识别各种细胞和组织的表型已经证明[1]。令人兴奋的细胞和基因治疗的应用程序被期望在不久的将来出现。甚至label-free高含量筛查应用程序是在地平线上。

的双色在活的有机体内SRS斑马鱼心脏成像[10]是显示。生物体的代谢成像从细菌秀丽隐杆线虫是使应用程序从生物燃料研究的发展毒性检测。

Label-free成像的脂质、蛋白质、乳剂和水以确定其分布分析食物样本就可以维持一段时间。此外,汽车被证明是敏感氯化钠浓度低于1%的水平解决方案吗[11]。有趣的是,这种敏感性来自离子感应分子间配位的溶剂分子的变化。协调变化留下的指纹汽车光谱,表明它可以用作一个更普遍适用的检测机制。

魏教授Min(美国纽约哥伦比亚大学)发表了精彩的主题演讲“振动标签”的新兴应用程序[12]。基于炔腈债券或替换的氢氘,这些标签编制了一个独特的光谱峰值在SRS光谱的“沉默的地区”。只因为这些标签太小(一个化学键添加到感兴趣的分子,而“巨头”抗体或荧光蛋白),non-perturbative小分子的成像成为可能。一些最酷的应用程序包括:

• 以下标记化合物的分布(药物、脂肪酸、营养、代谢产物…)在细胞和组织。脂生物学的一个例子,不能被其他方式证明了先前研究异常的亚细胞定位的不健康的饱和脂肪酸,和恢复健康的影响不饱和的发现,例如,在鱼油[13]。
• 观察局部神经元树突棘的蛋白质合成,记忆形成的关键步骤之一。
• 进一步推动这一概念,受激拉曼激发荧光光谱和成像技术,介绍了一种新技术[14]相结合单分子敏感性与化学特异性的相干拉曼成像。
• Super-multiplexed光学成像[15]:10-color成像大脑组织中使用新开发板的振动标记,称为“Carbow”,为未来的研究开辟新途径的复杂的生物学过程highly-multiplexed光学读数。