I. Nguyên tắc cốt lõi

Kính hiển vi hình ảnh huỳnh quang hồng ngoại gần dựa trên công nghệ đánh dấu huỳnh quang và phát hiện quang học, nguyên tắc cốt lõi của nó như sau:

Kích thích và phát xạ: Sử dụng ánh sáng hồng ngoại gần có bước sóng cụ thể (thường là 650-1700nm) để kích thích đầu dò huỳnh quang trong mẫu (như thuốc nhuộm cận hồng ngoại, chấm lượng tử, v.v.), đầu dò sau khi hấp thụ năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang trạng thái kích thích và phát ra huỳnh quang cận hồng ngoại dài hơn khi trở về trạng thái cơ bản.

Thu thập tín hiệu: Máy dò độ nhạy cao (chẳng hạn như máy ảnh InGaAs hoặc Photocopplicator) bắt tín hiệu huỳnh quang, loại bỏ nhiễu nền thông qua bộ lọc, sau đó tạo ra hình ảnh bằng cách khuếch đại tín hiệu và xử lý kỹ thuật số.

Hình ảnh sâu: Ánh sáng hồng ngoại gần có hệ số tán xạ thấp và thâm nhập mạnh trong các mô sinh học, có thể xuyên qua độ sâu từ vài mm đến cm để đạt được hình ảnh mô sâu của cơ thể sống.

II. Lợi thế độc đáo

Khả năng thâm nhập mô sâu

Độ dài suy giảm của ánh sáng hồng ngoại gần trong các mô sinh học tốt hơn đáng kể so với ánh sáng khả kiến, có thể xuyên qua da, cơ bắp và các mô sâu khác, thích hợp cho phát hiện khối u sống, hình ảnh mạch máu và nghiên cứu khoa học não. Ví dụ, hoạt động của tế bào thần kinh và động lực của mạng lưới mạch máu có thể được quan sát trong hình ảnh não.

Tỷ lệ tín hiệu tiếng ồn cao so với huỳnh quang tự phát thấp

Các mô sinh học phát huỳnh quang tự phát trong dải hồng ngoại gần cực kỳ yếu, tiếng ồn nền thấp và tỷ lệ tín hiệu hình ảnh trên tiếng ồn (SNR) tăng đáng kể. Đặc tính này đặc biệt quan trọng trong chẩn đoán sớm khối u và phân biệt rõ ràng các tổn thương nhỏ từ các mô bình thường.

Độ nhạy cao và theo dõi thời gian thực

Hình ảnh huỳnh quang hồng ngoại gần có thể phát hiện tín hiệu huỳnh quang thấp đến mức pimole, hỗ trợ giám sát động thời gian thực. Trong nghiên cứu và phát triển thuốc, có thể theo dõi sự phân bố và quá trình trao đổi chất của thuốc trong cơ thể để đánh giá hiệu quả.

Hợp nhất đa phương thức và mở rộng chức năng

Nó có thể được kết hợp với kính hiển vi co-focus, hình ảnh quang âm và các công nghệ khác để đạt được phân tích hợp tác cấu trúc-chức năng. Ví dụ, kết hợp với công nghệ kích thích nhiều photon, tiếp tục nâng cao độ sâu và độ phân giải của hình ảnh.

Không bức xạ và an toàn sinh học

So với X-quang hoặc hình ảnh đồng vị phóng xạ, hình ảnh huỳnh quang hồng ngoại gần không có bức xạ ion hóa, gây thiệt hại nhỏ cho sinh vật và thích hợp cho nghiên cứu sống lâu dài.

III. Cảnh ứng dụng

Y sinh: Chẩn đoán sớm khối u, hình ảnh mạch máu, nghiên cứu khoa học thần kinh.

Khoa học vật liệu: phát hiện khuyết tật bán dẫn, phân tích cấu trúc polymer.

Nông nghiệp và thực phẩm: giám sát tăng trưởng cây trồng, phát hiện ô nhiễm thực phẩm.