拉曼效應(yīng)通過分子特有的振動(dòng)模式來感知分子捎迫。在顯微鏡中使用這種能力晃酒，可以在不使用標(biāo)簽的情況下生成化學(xué)選擇性圖像。CRS顯微鏡建立在這些特性的基礎(chǔ)上窄绒，但改進(jìn)了拉曼顯微鏡的一個(gè)關(guān)鍵弱點(diǎn)贝次，即其不利的成像速度。通過非線性CRS機(jī)制提供了更高的圖像采集率彰导，這意味著拉曼效應(yīng)現(xiàn)在可以用于活細(xì)胞和組織的無標(biāo)簽映射——快速成像能力的應(yīng)用至關(guān)重要蛔翅。
相干拉曼顯微系統(tǒng)的發(fā)展中遇到的新挑戰(zhàn)
盡管CRS具有非常理想的成像特性位谋，但生物醫(yī)學(xué)成像界對該技術(shù)的采用一直是一個(gè)緩慢且看似漫長的過程山析。CRS方法主要由一群敬業(yè)的開發(fā)人員推動(dòng)，開始進(jìn)入大學(xué)成像設(shè)施倔幼、神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和臨床環(huán)境。到本世紀(jì)末翩腐，CRS顯微技術(shù)的商業(yè)化似乎有了足夠的動(dòng)力。打入市場的CRS成像系統(tǒng)是由奧林巴斯生產(chǎn)的膏燃，幾年后又由徠卡微系統(tǒng)公司生產(chǎn)了專用的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)顯微鏡茂卦。人們希望CRS顯微鏡技術(shù)能夠擴(kuò)展到生物成像的其他領(lǐng)域，并且該技術(shù)能夠作為生物研究的常規(guī)工具占有一席之地组哩。盡管令人印象深刻的研究表明等龙，CRS可以映射脂類以外的各種生物化學(xué)化合物处渣，但該方法并沒有輕易擺脫其作為一種研究方法的聲譽(yù)快速成像工具。由于許多儀器只存在于大型光學(xué)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室中蛛砰，因此缺乏廣泛的應(yīng)用罐栈。完整設(shè)備的高成本、復(fù)雜性和有限的供應(yīng)商基礎(chǔ)無疑導(dǎo)致了CRS的使用規(guī)模過小泥畅，但人們對技術(shù)開發(fā)的強(qiáng)烈關(guān)注也超過了應(yīng)用荠诬。也許很能說明問題的是，奧林巴斯在推出CRS顯微鏡幾年后就放棄了生產(chǎn)位仁。
在尋找下一波成功的過程中柑贞，對CRS成像的局限性進(jìn)行一定的反思是不可避免的。常見的CRS顯微鏡實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)之一是利用窄帶寬激光來驅(qū)動(dòng)單個(gè)拉曼線聂抢，快速成像只產(chǎn)生關(guān)于振動(dòng)光譜非常狹窄部分的信息钧嘶。雖然比自發(fā)拉曼顯微鏡快幾個(gè)數(shù)量級，但非線性拉曼成像的窄帶寬版本提供的光譜信息遠(yuǎn)不如線性版本琳疏。要轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲幕瘜W(xué)成像工具有决，需要在不顯著影響CRS的速度優(yōu)勢的情況下擴(kuò)大光譜含量。在這一需求的驅(qū)動(dòng)下轿亮，2010年代的許多研究都致力于開發(fā)快速的高光譜CRS成像方法。
CRS的另一個(gè)局限性是敏感性我注。盡管獨(dú)立的單層脂質(zhì)雙分子層成像在早期為生物應(yīng)用帶來了希望按咒，但產(chǎn)生這種信號所需的分子數(shù)量仍然超過105但骨。然而熒光顯微鏡技術(shù)可以捕捉到來自單個(gè)分子的信號励七，即使是敏感的CRS方法也需要成千上萬個(gè)目標(biāo)分子來產(chǎn)生可檢測的信號。因此奔缠，關(guān)注提高靈敏度是擴(kuò)大CRS技術(shù)使用的重要策略掠抬。
CRS成像的對比度來源于分子化合物的振動(dòng)特征。對于內(nèi)源性分子校哎，這種標(biāo)記的數(shù)量是有限的两波。大量的物種和有限數(shù)量的振動(dòng)特征的結(jié)合導(dǎo)致了重疊帶結(jié)構(gòu)的密集光譜。在這種背景下識(shí)別單個(gè)物種構(gòu)成了振動(dòng)光譜學(xué)的基本挑戰(zhàn)闷哆。因此腰奋，提高CRS分子特異性的方法有機(jī)會(huì)使該技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。
上述這三個(gè)性能目標(biāo)抱怔，高光譜成像速度劣坊，靈敏度和分子特異性，在過去十年中屈留，已成為CRS顯微鏡領(lǐng)域發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>
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