우리는 형광 신호에서 래맨 격리 ultrafast 모든 광학 스위칭을 사용하는 복잡한 비선형 광학 시스템의 건설과 운영을 논의. 이 시스템을 사용하여 우리는 성공적으로 펄스 에너지와 생물학적으로 안전 유지에 관한 능력을 활용 래맨 및 형광 신호를 분리 수 있습니다.
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방법 논문
공명과 자연 래맨 Microspectroscopy에 형광 배경 거부
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
래맨 분광법은 종종 특히 생물 학적 샘플, 강한 형광 배경에 의해 퍼진. 샘플이 ultrafast 펄스, temporally timescale은 분리 수 picosecond에 신호를 중복 spectrally 분리 수있는 시스템의 기차와 흥분되면 즉시 늦게 도착 형광 빛으로부터 래맨 흩어져 빛을 도착. 여기 래맨과 형광 신호를 분리하기 위해 저전력 광 커 게이트의 형태로 모든 광학 스위칭을 사용하는 복잡한 비선형 광학 시스템의 건설과 운영을 논의. 평균 전력 80 MHz의 반복 속도의 2.4 W와 함께 하나의 808 nm의 레이저는 래맨 비산들을 흥분시키기 위해 샘플로 전송 404 nm의 라이트의 <5 MW로 변환되는 808의 NM 라이트의 약 200 MW로, 분할이다. 나머지 변하지 않은 808의 NM 라이트는 다음의 모든 광학 셔터를위한 펌프 역할을 비선형 매체로 전송됩니다. 셔터가 약 5 %의 피크 효율 800 FS의를 열고 닫습니다. 이 시스템을 사용하여 우리는 성공적으로 펄스 에너지와 생물학적으로 안전하게 유지 평균 파워를 사용하여 80 MHz의 반복 속도 래맨 및 형광 신호를 분리 수 있습니다. 시스템이 광학 전력 측면에 여분의 용량이 없기 때문에, 우리는 몇 가지 세부 설계 및 정렬 고려하는 시스템의 처리량을 극대화에 도움. 우리는 또한 커 매체 내의 신호 및 펌프 빔의 공간적 시간적 및 중복뿐만 아니라 스펙트럼 획득을위한 상세한 프로토콜을 얻기위한 프로토콜을 논의합니다. 마지막으로, 우리는 시간 게이팅 시스템을 사용 강한 형광의 존재에서 얻은 래맨 스펙트럼의 몇 가지 대표적인 결과를보고합니다.
프로토콜
1. 일부 보험이 시스템 내의 래맨 샘플을 준비하고 배치에서 찍은해야합니다.
- 시스템이 일반적으로 매우 짧은 작업 거리와 함께 매우 높은 수치 조리개 목표를 이용하게하기 때문에 샘플은 coverslip에 표시됩니다. 생물 학적 시료는 일반적으로 Attofluor 셀 챔버 (Invitrogen, 칼스 배드, CA)에 탑재된 제 1 두께 coverslip에 표시됩니다.
- 특히 액체 샘플, 인간에게 유독 사람은 실리콘 에폭시를 통해 개방에 초경 coverslip있는 작은 유리병에 배치됩니다. 병 그 다음 측정을 위해 거꾸로 수 있습니다.
- Google 시스템은 펌프 및 신호 펄스의 정확한 타이밍에 의존하기 때문에, 우리는 목표를 위아래로 번역 우리 현미경의 종래의 초점 조정을 사용하지 않기로 제약합니다. 이것은 추가 및 시스템에서 광 경로를 차감됩니다. 대신, 우리는 자체의 독립적인 포커스를 제어 현미경 스테이지 위에 장착 보조 무대에서 우리의 샘플을 넣으십시오.
2. 시간 문이 래맨 스펙트럼을 이용하려면, 여기 빔 제대로 준비를해야합니다.
- Sapph 레이저 (카멜레온, 일관된 시스템, 산타 클라라, CA) : 우리는 빛이 2.4 W 조정할 펄스 티의 새로운 시작.....
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토론
의생명 래맨 분광법의 분야는 생물 학적 진단에 몇 가지 어려운 문제를 해결에 대한 입증 가능성의 결과로 지난 몇 년간 증가하고 관심을 보여줬습니다. 예를 들어, 래맨 스펙트럼은 암 탐지 3, 4, 5, 6에서 진단 가치를 가지고 표시되었습니다. 래맨 분광법은 세균 quantitation 7, 8 및 세균성 약물 반응 9도 사용되고 있습니다. 그것은 또한 뼈 건강에서 10 biofluid 분석 11, 12에 이르기까지 다른 생명 의학 어플 리케이션의 광범위한 응용 프로그램을 발견했습니다.
는 매우 약한 단면 같은 잠재력에도 불구하고, 그러나, 래맨 분광법은 대부분의 생물 학적 시스템에서여 - 이리에 큰 장벽을하고 있습니다. 따라서, 래맨 신호를 쉽게도 매우 겸손한 형광 배경에 압도 수 있습니다. 많은 기술은 형광 lineshape 2, 13, 14 제거 존재.......
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공개 사항
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
감사의 글
이 작품은 NSF 상을 DBI 0,852,891에 의해 투자되었다. 이 작품의 일부는 공동 계약 번호 PHY0120999 아래 캘리포니아 데이비스 대학에 의해 운영 Biophotonics 과학 기술, 지정된 NSF 과학 기술 센터 센터 투자했다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
| 렌즈 | ThorLabs | 여러 | 1퍼센트 각각의 최대 전송 손실을 가지고 올 코팅 렌즈 |
| 조정할 수있는 티 : Sapph 레이저 | 응집 성의 | 카멜레온 | 30 NJ, 200 FS, 80 MHz의 |
| 40X 기름 침지 목표 | 올림푸스 | UApo/340 | NA = 1.35 |
| 거꾸로 현미경 | 올림푸스 | IX - 71 | 측면 포트의 모든 렌즈를 제거하기 위해 수정 |
| 하프 웨이브 플레이트 | Thorlabs | AHWP05M - 600 | |
| 글랜 - 톰슨 편광자 | Thorlabs | GTH10M | ~ 10 %의 전송 손실 |
| 분광계 | PI 액튼 | SP2300i | |
| CCD | PI 액튼 | Pixis 100B | |
| Mathmatical 소프트웨어 | MathWorks | MATLAB | 버전 2008a |
| 패러데이 아이 솔 레이터 | EOT | BB8 - 5I | |
| 압전 거울 | 뉴 포트 | AG - M100 | |
| BBO 결정 | CASIX | 사용자 정의 | 1mm 두께 |
| 대역 통과 필터 1 | 앤도버 | 008FC14 | 808 ± 0.4 nm의 |
| 이색성 거울 | Semrock | FF662 - FDI01 | 662 NM에서 대역 에지 |
| 롱 - 패스 필터 | Semrock | BLP01 - 405R | 417 NM에서 대역 에지 |
| 대역 통과 필터 2 | Semrock | FF02-447/60 | 417-447 NM |
| CS 2 | 시그마 - 알드리치 | 335266 | 99 % 순도 |
| Coumarin 30 | 시그마 - 알드리치 | 546127 | 99 % 순도 |
| 집중 오일 | Cargille | 16,242 | 유형 DF |
참고문헌
- Savitzky, A., Golay, M. J. E. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical Chemistry. 36, 1627-1639 (1964).
- Lieber, C. A., Mahadevan-Jansen, A. Automated method for subtraction of fluorescence from biolo....
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