基于中红外光热光学衍射层析的视频速率体积化学成像
光学
2026-03-05 v1
摘要
无标记振动显微镜提供了对细胞结构的化学特异性访问，然而活细胞中定量的体积化学动力学在很大程度上仍然难以获取，特别是在与细胞内运输和结构重组相关的亚秒时间尺度上。这种局限性源于大多数高速振动技术依赖于光栅扫描，这限制了体积通量约为每秒一个体积(vps)。尽管中红外光热(MIP)成像为空间并行的化学检测提供了一条途径，但现有的实现远低于视频速率的体积操作，反映了成像速度和信噪比之间的基本权衡。在这里，我们克服了MIP层析成像中的这种权衡，并利用中红外光热光学衍射层析成像(MIP-ODT)实现了视频速率的体积化学成像，在保持定量测量保真度的同时实现了高光热灵敏度。高每角度可检测性支持无需时间平均的体积重建，在视频速率采集条件下产生超过70的信噪比。因此，实现了19.2 vps的体积成像，比之前的实现提高了近400倍。利用这一能力，我们对活细胞中的脂滴进行了视频速率三维跟踪，并从完整的体积轨迹中量化了异常扩散，揭示了在二维测量中被掩盖的异质性细胞内运输行为。我们进一步展示了在1秒内通过快速MIR波数扫描，在300 cm-1光谱窗口内的高速高光谱体积化学成像，为实时三维细胞器特异性化学表型分析铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2603.03812,
title = {Video-rate volumetric chemical imaging via mid-infrared photothermal optical diffraction tomography},
author = {Masato Fukushima and Keiichiro Toda and Yusei Sugawara and Shotaro Kawano and Takuro Ideguchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.03812},
year = {2026}
}