掃描式熒光壽命成像技術(shù)（FLIM，F(xiàn)luorescence Lifetime Imaging Microscopy）是一種高ji的顯微成像技術(shù)仿吞，它不僅能夠提供樣品的熒光強(qiáng)度信息滑频，還能測(cè)量并呈現(xiàn)熒光分子的激發(fā)態(tài)壽命。熒光壽命是指熒光分子從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)所需的時(shí)間唤冈，這一參數(shù)獨(dú)立于熒光的強(qiáng)度峡迷，因此可以提供更加豐富和精確的生物學(xué)信息。本文將對(duì)掃描式熒光壽命成像技術(shù)的基本原理你虹、應(yīng)用以及zui近的進(jìn)展進(jìn)行綜述绘搞。
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掃描式熒光壽命成像技術(shù)簡介
一、掃描式熒光壽命成像技術(shù)的原理
為了更詳細(xì)地解釋掃描式熒光壽命成像技術(shù)（FLIM）傅物，我們可以從其基本原理著手夯辖。FLIM是一種基于熒光壽命差異進(jìn)行成像的技術(shù)，熒光壽命是指熒光分子在激發(fā)狀態(tài)下保持的平均時(shí)間長度董饰。這個(gè)時(shí)間由分子環(huán)境蒿褂、化學(xué)組成以及與其他分子的相互作用等因素決定。在FLIM實(shí)驗(yàn)中卒暂，首先用激光激發(fā)樣品贮缅，然后測(cè)量熒光分子返回基態(tài)前發(fā)射光子的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間通常以皮秒到納秒為單位介却，對(duì)于不同的熒光分子或同一種熒光分子在不同環(huán)境中谴供，這個(gè)時(shí)間是變化的。通過分析這一時(shí)間的分布齿坷，可以得到熒光分子所處環(huán)境的信息桂肌。這些信息以顏色編碼的形式在圖像上顯示数焊，從而得到既包含空間分布又含有環(huán)境特性信息的成像結(jié)果。FLIM技術(shù)因其提供的是與熒光強(qiáng)度無關(guān)的壽命信息崎场，因此在研究分子相互作用佩耳、細(xì)胞內(nèi)pH變化、離子濃度等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)谭跨。
二干厚、掃描式熒光壽命成像技術(shù)的應(yīng)用
掃描式熒光壽命成像技術(shù)（FLIM）的應(yīng)用在生物學(xué)研究領(lǐng)域日益增長，尤其在探索細(xì)胞微環(huán)境螃宙、組織特性鑒定及分析活細(xì)胞蛮瞄、組織和生物體的新陳代謝和線粒體功能障礙方面具有獨(dú)特價(jià)值。FLIM提供的信息不僅限于熒光強(qiáng)度谆扎，還包括熒光壽命挂捅，這是一種反映熒光分子激發(fā)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間的重要參數(shù)。由于熒光壽命信息與熒光分子的濃度無關(guān)堂湖，它可以用于功能成像闲先，進(jìn)一步研究分子功能、相互作用及其環(huán)境
FLIM技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用日益廣泛无蜂，尤其是與F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）結(jié)合使用時(shí)伺糠，能有效監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。例如斥季，近期關(guān)于糖尿病的研究使用FLIM技術(shù)研究了由于α和β細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致的正常血糖水平維持異常训桶，通過NADH自熒光成像檢測(cè)了葡萄糖刺激前后活細(xì)胞島的代謝變化。
FLIM在臨床多光子斷層掃描中也顯示出其潛力泻肯，能用于檢測(cè)皮膚癌細(xì)胞以及藥物和化妝品化合物。此外慰照，F(xiàn)LIM還被用于探測(cè)植物細(xì)胞中的黃烷醇灶挟。通過提供與傳統(tǒng)共聚焦成像實(shí)驗(yàn)不同的額外信息維度，F(xiàn)LIM技術(shù)不僅能減少圖像中的偽影毒租，還能區(qū)分真實(shí)信號(hào)與不希望的自發(fā)熒光稚铣，以及更自信地區(qū)分更多的熒光探針。
綜上所述墅垮，F(xiàn)LIM技術(shù)為傳統(tǒng)共聚焦成像實(shí)驗(yàn)增加了新的維度惕医，允許研究人員從每個(gè)樣本中提取更多的信息。通過使用簡化算色、集成的平臺(tái)抬伺，研究人員可以從實(shí)驗(yàn)中獲得新的視角，從而解答實(shí)驗(yàn)問題灾梦。
三峡钓、掃描式熒光壽命成像技術(shù)的zui新進(jìn)展
掃描式熒光壽命成像技術(shù)（FLIM）在過去幾年里經(jīng)歷了顯著的技術(shù)進(jìn)步妓笙，這些進(jìn)展主要集中在提高成像速度、增強(qiáng)數(shù)據(jù)分析能力以及擴(kuò)展其在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用范圍方面能岩。
1. 成像速度的提升：隨著新的探測(cè)器和快速成像系統(tǒng)的開發(fā)寞宫，F(xiàn)LIM成像的速度得到了顯著提升。例如拉鹃，采用SPAD陣列相機(jī)和更高效的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)以及更快速的SPAD探測(cè)器辈赋，使得FLIM能夠以接近視頻速率捕獲動(dòng)態(tài)生物過程。
2. 數(shù)據(jù)分析的進(jìn)步：數(shù)據(jù)處理和分析軟件的改進(jìn)使得從復(fù)雜的FLIM數(shù)據(jù)中提取有用信息變得更加高效和準(zhǔn)確膏燕。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法钥屈，可以自動(dòng)識(shí)別和分析FLIM數(shù)據(jù)中的模式，從而為生物學(xué)提問提供更深入的見解煌寇。
3. 在生物醫(yī)學(xué)研究中的新應(yīng)用：FLIM技術(shù)在監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境如pH值焕蹄、氧氣和鈣離子濃度變化方面的應(yīng)用越來越廣泛。此外阀溶，結(jié)合F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）技術(shù)腻脏，F(xiàn)LIM被用于研究蛋白質(zhì)間的相互作用和信號(hào)傳導(dǎo)路徑。
4. 多模態(tài)成像：FLIM與其他成像技術(shù)如超分辨率成像银锻、多光子成像和光聲成像的結(jié)合永品，為生物組織提供了更全面的成像信息，這在疾病診斷和治療評(píng)估中尤為重要击纬。
5. 熒光探針的開發(fā)：新型熒光探針的開發(fā)鼎姐，特別是對(duì)特定生物分子和細(xì)胞狀態(tài)高度敏感的探針，極大地?cái)U(kuò)展了FLIM的應(yīng)用范圍更振。這些探針可以用于研究細(xì)胞死亡炕桨、代謝狀態(tài)和藥物響應(yīng)。
對(duì)于該領(lǐng)域肯腕，昊量光電聯(lián)合意大利FLIMLABS產(chǎn)品提供了一系列專為熒光壽命分析應(yīng)用設(shè)計(jì)的產(chǎn)品献宫，適用于掃描式熒光壽命成像設(shè)置的集成。
他們的產(chǎn)品陣容包括皮秒半導(dǎo)體激光器实撒、超低暗計(jì)數(shù)SPAD探測(cè)器姊途、恒比鑒別器CFD模塊、FLIM數(shù)據(jù)采集卡知态。
激光器：FLIMLABS提供的光纖耦合皮秒脈沖激光模塊捷兰，是一種獨(dú)立模塊，不需要計(jì)算機(jī)接口负敏，具有三個(gè)數(shù)字旋鈕用于控制工作模式（CW\PW）贡茅、調(diào)節(jié)激光功率和設(shè)置重復(fù)頻率及觸發(fā)模式。
SPAD探測(cè)器：FLIMLABS的SPAD探測(cè)器具有SMA同軸連接器其做，可通過專有的FLIM LABS LVDS協(xié)議與FLIM數(shù)據(jù)采集卡通信友扰，USB Type-C連接器不僅簡化了界面彤叉，還可為SPAD供電，并且每秒僅有7CPS的暗計(jì)數(shù)讓您無暗噪聲的擔(dān)憂村怪。
CFD模塊：CFD模塊用于在顯微鏡或光譜設(shè)置中對(duì)激光同步輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化和單光子探測(cè)器信號(hào)的數(shù)字鑒別秽浇。這種模塊的存在增加了將延遲線長度與輸入信號(hào)上升時(shí)間匹配的靈活性，從而確保了zui佳的數(shù)字鑒別甚负，并且僅15ps的抖動(dòng)讓您無額外引入抖動(dòng)的困擾柬焕。
FLIM數(shù)據(jù)采集卡（tdc），這是一個(gè)USB供電的設(shè)備梭域，專為進(jìn)行時(shí)間分辨熒光壽命成像和光譜測(cè)量而設(shè)計(jì)斑举。
FLIMLABS的這些設(shè)備可以靈活集成到現(xiàn)有的掃描式熒光壽命成像系統(tǒng)中，為用戶提供全面的解決方案病涨，從實(shí)驗(yàn)設(shè)置到數(shù)據(jù)采集和分析富玷，此外，F(xiàn)LIMLABS還提供了FLIM Studio軟件既穆，這是一個(gè)靈活的軟件配置赎懦，數(shù)據(jù)處理和分析軟件的改進(jìn)使得從復(fù)雜的FLIM數(shù)據(jù)中提取有用信息變得更加高效和準(zhǔn)確。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法幻工，可以自動(dòng)識(shí)別和分析FLIM數(shù)據(jù)中的模式励两，從而為生物學(xué)提問提供更深入的見解
FLIMLABS的使命是通過推廣基于FPGA的儀器和設(shè)備，使熒光壽命分析技術(shù)民主化囊颅，為研究和工業(yè)領(lǐng)域提供新的機(jī)會(huì)当悔，并擴(kuò)展其潛力。產(chǎn)品應(yīng)用廣泛踢代，從生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)部門到材料和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域盲憎。例如，他們的強(qiáng)度跟蹤軟件為實(shí)時(shí)光子強(qiáng)度分析提供了一個(gè)實(shí)用的解決方案胳挎，具有用戶友好的界面和可定制的參數(shù)等增加了實(shí)驗(yàn)的可能性和多樣性饼疙。
這些技術(shù)以及器件的進(jìn)步不僅提高了FLIM的性能，還拓寬了其在基礎(chǔ)生物學(xué)研究和臨床應(yīng)用中的可能性串远。隨著更多創(chuàng)新的出現(xiàn)宏多，F(xiàn)LIM有望在未來提供更深入的生物醫(yī)學(xué)以及化學(xué)材料的成果和見解儿惫。
上海昊量光電設(shè)備有限公司通過提供包括FLIM數(shù)據(jù)采集卡澡罚、光纖耦合皮秒脈沖激光模塊、常分?jǐn)?shù)鑒別器（CFD）模塊和單光子雪崩二極管（SPAD）探測(cè)器在內(nèi)的一系列設(shè)備肾请，以及強(qiáng)大的FLIM Studio和強(qiáng)度跟蹤軟件留搔，為掃描式熒光壽命成像領(lǐng)域提供了一整套的高效、用戶友好和可定制的解決方案铛铁。并且我們與業(yè)內(nèi)一些zui優(yōu)xiu的供應(yīng)商密切合作隔显，可以為您的研究實(shí)驗(yàn)提供完整的配件及建議和方案却妨，歡迎大家來電咨詢。
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