——高分辨率、免標(biāo)記、智能分析，重新定義生物醫(yī)學(xué)研究與診斷
 

【報告簡介】

在生物醫(yī)學(xué)研究和眾多科研領(lǐng)域中，精準(zhǔn)獲取微觀層面的分子信息對研究進展至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)技術(shù)的限制讓我們在探索微觀世界時困難重重。您是否在玻璃載玻片上進行紅外光譜分析時，因現(xiàn)有技術(shù)局限而困擾？是否期待一種無需標(biāo)記、卻能獲取白細(xì)胞分子級別化學(xué)信息和顯微成像的高分辨技術(shù)？

本次講座將圍繞德國萊布尼茲光子技術(shù)研究所近期突破性成果“無標(biāo)記顯微光譜成像突破，實現(xiàn)白細(xì)胞自動精準(zhǔn)分類”展開深入探討。報告不僅會聚焦白細(xì)胞（WBCs）在玻片上的無標(biāo)記成像和光譜分析，展示如何通過新型光學(xué)光熱紅外光譜成像技術(shù)O-PTIR與自發(fā)熒光成像的協(xié)同應(yīng)用，實現(xiàn)極具突破的分辨率與化學(xué)信息獲取；還會深入剖析 O-PTIR 在突破傳統(tǒng)紅外光譜技術(shù)瓶頸方面的超卓表現(xiàn)，以及其在多領(lǐng)域應(yīng)用中的巨大潛力。

O-PTIR技術(shù)原理圖

 
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【報告時間&主講人】

時間：2025年5月22日（星期四）

• 北京時間：上午10點 – 11點
• 東京時間：上午11點 – 中午12點
• 墨爾本時間：中午12點 – 下午1點

 
主講嘉賓：

• Dr. Christoph Krafft（Leibniz光子技術(shù)研究所）
• Dr. Mustafa Kansiz（產(chǎn)品總監(jiān)，Photothermal Spectroscopy Co）

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傳統(tǒng)紅外光譜的瓶頸與O-PTIR的突破

傳統(tǒng)紅外光譜技術(shù)受殘余紅外波的限制，空間分辨率通常＞10 μm，難以看清細(xì)胞與亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)細(xì)節(jié)，且依賴染色或干燥樣本，嚴(yán)重限制了其在活細(xì)胞研究與臨床診斷中的應(yīng)用。光學(xué)光熱紅外光譜成像技術(shù)O-PTIR，憑借量子級聯(lián)激光（QCL）與光熱探測技術(shù)的融合，一舉突破三大核心壁壘：
1. 亞微米級空間分辨率（＜1 μm），媲美光學(xué)顯微鏡，可清晰解析單個細(xì)胞器；
2. 免標(biāo)記、免預(yù)處理，直接檢測活細(xì)胞或天然樣本，保留生物分子原始狀態(tài)；
3. 多模態(tài)兼容，支持反射/透射模式、多種基底材料，并同步采集紅外與拉曼光譜。

非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統(tǒng)—mIRage
（光學(xué)光熱紅外光譜成像技術(shù)O-PTIR）

 
O-PTIR的核心優(yōu)勢：速度、精度與智能化的出色結(jié)合

1. 高速成像，效率倍增

O-PTIR的離散波數(shù)成像技術(shù)可在單視野（500×500 μm2）內(nèi)以2 μm/像素分辨率、12分鐘完成雙波數(shù)掃描（如下圖），相比傳統(tǒng)FTIR，速度提升10倍以上。對于單細(xì)胞精細(xì)分析，0.5 μm/像素的高分辨成像僅需數(shù)分鐘，滿足高通量研究需求。

基于O-PTIR光譜高分辨成像圖

 
2. 分子指紋精準(zhǔn)捕獲，背景干擾一鍵消除

通過二階導(dǎo)數(shù)光譜處理（如下圖），O-PTIR可有效抑制玻璃基底等光譜干擾，精準(zhǔn)提取核酸（1080 cm?1）、脂質(zhì)（2854 cm?1）、蛋白質(zhì)（酰胺-I/II）等關(guān)鍵生物標(biāo)志物。如下圖所示，白細(xì)胞的脂質(zhì)信號（2922 cm?1）顯著高于紅細(xì)胞，成為快速識別的核心依據(jù)。

未染色白細(xì)胞（藍(lán)）與紅細(xì)胞（紅）的O-PTIR二階導(dǎo)數(shù)光譜，顯著區(qū)分核酸與脂質(zhì)特征峰。

 
3. 智能分析，解鎖細(xì)胞亞型奧秘

O-PTIR結(jié)合無監(jiān)督層次聚類（HCA）與機器學(xué)習(xí)算法，可自動分類細(xì)胞亞型。研究中，160個白細(xì)胞的光譜數(shù)據(jù)通過HCA分為四類（如下圖），其比例與臨床血涂片結(jié)果高度一致，為白血病、感染性疾病的無創(chuàng)分型奠定基礎(chǔ)。未來，結(jié)合AI模型（如SVM、隨機森林），可構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化光譜數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)“光譜-形態(tài)-功能”多維關(guān)聯(lián)分析。

基于O-PTIR光譜的層次聚類樹狀圖與各類別平均光，初步實現(xiàn)白細(xì)胞亞型區(qū)分。

 
從實驗室到臨床：O-PTIR的全場景應(yīng)用藍(lán)圖

科研前沿

• 單細(xì)胞病理學(xué)：解析感染、癌癥中細(xì)胞代謝異常與藥物響應(yīng)；
• 微生物研究：實時監(jiān)測活菌代謝與抗生素耐藥性；
• 材料科學(xué)：納米藥物載體與生物界面相互作用分析。

 
產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化

• 即時診斷（POCT）：無需染色，12分鐘完成血涂片白細(xì)胞計數(shù)與分型，成本降低50%；
• 癌癥早篩：通過血清或組織切片中的脂質(zhì)/核酸標(biāo)記物，實現(xiàn)無創(chuàng)檢測；
• 藥物開發(fā)：高通量篩選藥物對細(xì)胞膜、線粒體的作用靶點，加速候選分子優(yōu)化。

 
未來已來：O-PTIR引領(lǐng)精準(zhǔn)紅外分析新時代

O-PTIR不僅是一臺儀器，更是跨學(xué)科創(chuàng)新的樞紐。其亞細(xì)胞級分子成像能力與AI驅(qū)動的分析平臺，將推動基礎(chǔ)研究向臨床應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化。無論是揭示疾病的分子機制，還是開發(fā)下一代智能診斷設(shè)備，O-PTIR均為您提供“看見不可見”的終極解決方案。

此外，得益其“光源探針”帶來的原位、無損分析、多模態(tài)聯(lián)用技術(shù)、500 nm級別空間分辨率，O-PTIR在多種研究領(lǐng)域可為研究人員提供先進分析助力。

1.  環(huán)境微塑料

微塑料顆粒（~600 nm）的O-PTIR光譜及成像分析
(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)

 
2. 高分子材料

1210 cm^-1處采集的PP/PTFE的O-PTIR光譜和顯微圖像
(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)

 
3. 半導(dǎo)體

薄膜晶體管顯示器中污染物的O-PTIR分析

器件表面缺陷的紅外和拉曼光譜同步（同時間、同位置）分析
(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)

 
4. 地球化學(xué)

無損石油包裹體測試
（引自Analytical chemistry：Molecular Fractionation of Ancient Organic Compounds in Deeply Buried Halite Crystals，doi.org/10.1021/acs.analchem.4c02956）

 
5. 生命科學(xué)

腦組織的明場顯微圖像、O-PTIR光譜及成像分析

 
6. 文物鑒定

柯羅19世紀(jì)繪畫作品中鋅皂異質(zhì)性的O-PTIR顯微光譜及成像分析
(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

 
聯(lián)系我們

若您對設(shè)備或方案感興趣，可通過電話：010-85120277/78、郵箱：info@qd-china.com與我們聯(lián)系，讓我們共同探索 O-PTIR 的無限可能！

參考文獻
 
[1]. Shravan Raghunathan, Susann PIehler, Julia Kunze, Michael Kiehntopf, Jürgen Popp, Christoph Krafft, "Correlated micro-spectroscopic labelling and analysis of leukocytes," Proc. SPIE 13298, Photonic Diagnosis, Monitoring, Prevention, and Treatment of Infections and Inflammatory Diseases 2025, 1329805 (19 March 2025); https://doi.org/10.1117/12.3042359.

相關(guān)產(chǎn)品
非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測量系統(tǒng)