Imaging chimico iperspettrale non lineare multimodale mediante microscopia a scansione lineare con generazione di somma-frequenza vibrazionale

Il nostro obiettivo è quello di studiare campioni autoassemblati mesoscopicamente eterogenei, come i tessuti biologici, per rivelarne la composizione chimica e le disposizioni molecolari. Stiamo esplorando come la disposizione microscopica e la morfologia mesoscopica di questi materiali self si relazionano con le loro proprietà microscopiche. Con i progressi nell'alta apertura numerica e negli obiettivi del microscopio riflettente, noi e altri abbiamo dimostrato un microscopio per la generazione di somma-frequenza vibrazionale con una risoluzione di un micron quadrato, in grado di registrare simultaneamente immagini di materiali morbidi e anche di risolvere spazialmente lo spettro, formando le cosiddette immagini iperspettrali.

L'imaging iperspettrale registra i dati sperimentali in più dimensioni, due negli spazi, uno in frequenza e possibilmente uno nel tempo. Tuttavia, la raccolta, l'archiviazione e l'analisi rapide di tali big data per massimizzare le informazioni rimangono una sfida. Anche il campionamento dell'immagine solo per raccogliere dati utili è impegnativo.

Sviluppando una tecnologia di scansione lineare più veloce, abbiamo potuto accelerare il tempo di acquisizione dei dati di 100 volte. Inoltre, il microscopio è compatibile con la generazione di frequenza sommaria o SFG, la generazione di seconda armonica o SHG, nonché l'imaging ad ampio campo. L'imaging multimodale consente una rapida ispezione dei campioni utilizzando l'imaging ottico e correlando varie modalità di immagine.

L'imaging SHG assiste la tecnica ottica della nostra tecnica, ma senza il potere risolutivo spettrale, è ampiamente utilizzato in biofisica. Il nostro microscopio SFG sarà ora in grado di fornire potenti informazioni a livello molecolare che attualmente mancano negli studi biofisici dei tessuti molli.