Excipolar CLSPM-NIR 近紅外熒光成像顯微鏡

Excipolar CLSPM-NIR近紅外熒光共聚焦顯微成像系統(tǒng)

高分辨、多維度、可靠且易用

Excipolar CLSPM-NIR是專門針對(duì)近紅外二區(qū)（NIR-II）的微納材料與生物樣品，開展高空間分辨熒光成像、信號(hào)定量分析及動(dòng)態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)的核心技術(shù)平臺(tái)，關(guān)鍵目標(biāo)是突破傳統(tǒng)可見光 / 近紅外一區(qū)（NIR-I）成像的組織散射強(qiáng)、穿透深度淺、空間分辨率低等局限，精準(zhǔn)捕捉 NIR-II 波段樣品的熒光信號(hào)空間分布、強(qiáng)度變化及微區(qū)特性，為 NIR-II 材料研發(fā)、微納光電器件表征及生物醫(yī)學(xué)深層成像提供關(guān)鍵依據(jù)。

針對(duì) NIR-II 波段信號(hào)強(qiáng)度弱、易受背景散射干擾，且微納尺度樣品空間定位難、生物樣品動(dòng)態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)要求高的問(wèn)題，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)專項(xiàng)技術(shù)迭代優(yōu)化，可根據(jù)樣品類型提供定制化測(cè)量模式 —— 例如對(duì) NIR-II 微納材料的高分辨微區(qū)成像模式（精準(zhǔn)定位亞微米級(jí)區(qū)域的熒光強(qiáng)度差異，分析材料發(fā)光均勻性）、對(duì)生物組織的深層穿透成像模式（通過(guò)優(yōu)化共聚焦光路與 NIR-II 專用物鏡，減少組織散射偽影，清晰呈現(xiàn)深層血管網(wǎng)絡(luò)），極大降低因 NIR-II 波段特性與樣品尺度帶來(lái)的信號(hào)失真。整機(jī)一體化設(shè)計(jì)結(jié)合 AI 自動(dòng)化控制（如自動(dòng)追蹤目標(biāo)區(qū)域、智能拼接大視野成像區(qū)域等），確保在弱信號(hào)檢測(cè)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景下，每次測(cè)量的空間分辨率穩(wěn)定性與熒光數(shù)據(jù)可重復(fù)性，為 NIR-II 微納發(fā)光材料的性能表征（如微區(qū)發(fā)光效率差異）、生物深層組織成像（如腫瘤血管新生監(jiān)測(cè)、神經(jīng)束追蹤）及 NIR-II 光電器件的微區(qū)功能分析（如活性層發(fā)光均勻性評(píng)估）提供核心技術(shù)支撐。

圖1. 小鼠大腦的近紅外二區(qū)熒光顯微成像示意1

AI智能化

公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)光譜設(shè)備使用過(guò)程中的各類難題，通過(guò)軟硬件協(xié)同智能化，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)整機(jī)光路自動(dòng)校正、全流程智能化采譜、自動(dòng)樣品定位與追蹤以及基于數(shù)據(jù)庫(kù)的表征結(jié)果校正等多種智能化操作。

譜光慧聯(lián)智能化檢測(cè)設(shè)備讓光譜儀器從“專用”向著“通用”邁去，解決交叉領(lǐng)域和非專業(yè)學(xué)科的研究人員實(shí)驗(yàn)掣肘，從參數(shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的獲取到整個(gè)儀器的校準(zhǔn)，AI的輔助極大地降低了儀器的使用門檻，使得更多領(lǐng)域的研究人員能專注于自身的實(shí)驗(yàn)探索。

近紅外熒光成像顯微鏡主要特點(diǎn)：

• 整機(jī)一體化設(shè)計(jì)：系統(tǒng)集成自研的共聚焦顯微鏡和近紅外二區(qū)測(cè)量模塊，結(jié)合一系列自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)定與便捷性，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性。

• 支持微觀-宏觀表征：成像系統(tǒng)可同步支持近紅外二區(qū)熒光成像與熒光壽命成像，兼容mapping功能，能捕捉細(xì)微結(jié)構(gòu)形態(tài)與分子動(dòng)態(tài)信息。

• 全波段消色差設(shè)計(jì)：亞波長(zhǎng)尺度的空間分辨率結(jié)合全波段消色差設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)樣品觀測(cè)區(qū)域的高保真成像。

• 智能化系統(tǒng)操作：包含自動(dòng)聚焦、樣品自動(dòng)追蹤等多種自動(dòng)化操作，結(jié)合AI技術(shù)的智能化產(chǎn)品。

圖2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

近紅外熒光成像顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域：

●近紅外二區(qū)發(fā)光微納材料（NIR-II 量子點(diǎn)、鈣鈦礦微納結(jié)構(gòu)等）的微區(qū)發(fā)光強(qiáng)度、均勻性等核心性能，差異體現(xiàn)在亞微米尺度。近紅外二區(qū)熒光共聚焦顯微成像系統(tǒng)可在 NIR-II 波段（1000-1700 nm）實(shí)現(xiàn)亞微米分辨率，精準(zhǔn)表征微區(qū)熒光分布、強(qiáng)度差異與缺陷，為優(yōu)化材料制備工藝（如量子點(diǎn)尺寸調(diào)控）提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，助力高性能材料開發(fā)。

●近紅外二區(qū)光電器件（NIR-II 探測(cè)器、發(fā)光二極管等）的微區(qū)響應(yīng)均勻性、發(fā)光效率，是影響器件能效的核心，傳統(tǒng)宏觀表征難捕捉差異。該系統(tǒng)可定位器件活性層發(fā)光 / 響應(yīng)熱點(diǎn)，分析熒光變化，揭示器件結(jié)構(gòu)對(duì)微區(qū)性能的影響，為優(yōu)化工藝（如活性層鍍膜均勻性）提供依據(jù)，助力高穩(wěn)定性器件研發(fā)。

●生物醫(yī)學(xué)深層組織成像（活體血管、腫瘤等）需兼顧穿透深度與分辨率，生物組織對(duì) NIR-II 光散射吸收低于可見光 / NIR-I。該系統(tǒng)利用 NIR-II “生物光學(xué)窗口”，實(shí)現(xiàn)數(shù)毫米深度成像，清晰呈現(xiàn)深層血管與腫瘤邊界，減少背景干擾，為疾病早期診斷、生理功能分析提供高分辨數(shù)據(jù)。

●生物分子與細(xì)胞動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)（NIR-II 探針標(biāo)記的細(xì)胞、藥物載體等）需低光損傷實(shí)時(shí)追蹤。該系統(tǒng)可在 NIR-II 波段實(shí)現(xiàn)低光毒性成像，實(shí)時(shí)捕捉探針熒光變化，定位探針?lè)植?，分析藥物遞送效率，為生物機(jī)制研究、藥物研發(fā)提供動(dòng)態(tài)支持。

圖3. 小鼠大腦的三維立體成像1

圖4. 腫瘤組織的熒光成像和熒光壽命成像2

參考文獻(xiàn)：

1.Abudureheman et al., Advanced Functional Materials,2022,32(10)

2.Rahul et al., Nature biomedical engineering,2023,7(12):1649-1666.