JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

השוואה ישירה של פיזור ראמן מגורה היפרספקטרלי ומיקרוסקופיית פיזור ראמן אנטי-סטוקס קוהרנטית להדמיה כימית

Published: April 28, 2022
doi:
10.3791/63677
, , , ,
1Department of Chemistry,Purdue University

Summary

מאמר זה משווה באופן ישיר את ניגודי הרזולוציה, הרגישות וההדמיה של פיזור ראמאן מגורה (SRS) ופיזור ראמן קוהרנטי נגד סטוקס (CARS) המשולבים באותה פלטפורמת מיקרוסקופ. התוצאות מראות של-CARS יש רזולוציה מרחבית טובה יותר, SRS נותן ניגודים טובים יותר ורזולוציה ספקטרלית טובה יותר, ולשתי השיטות יש רגישות דומה.

Abstract

פיזור ראמאן מגורה (SRS) ומיקרוסקופיה קוהרנטית נגד סטוקס ראמאן (CARS) הן טכנולוגיות ההדמיה הקוהרנטיות הנפוצות ביותר של פיזור ראמאן. הדמיית SRS ו-CARS היפרספקטרלית מציעות מידע ספקטרלי של ראמאן בכל פיקסל, מה שמאפשר הפרדה טובה יותר בין הרכבים כימיים שונים. למרות ששתי הטכניקות דורשות שני לייזרי עירור, תוכניות זיהוי האותות והתכונות הספקטרליות שלהן שונות למדי. מטרת פרוטוקול זה היא לבצע הן הדמיית SRS היפרספקטרלית והן הדמיית CARS על פלטפורמה אחת ולהשוות בין שתי טכניקות המיקרוסקופיה להדמיית דגימות ביולוגיות שונות. שיטת המיקוד הספקטרלי משמשת לרכישת מידע ספקטרלי באמצעות לייזרים פמטו-שניים. על ידי שימוש בדגימות כימיות סטנדרטיות, משווים את הרגישות, הרזולוציה המרחבית והרזולוציה הספקטרלית של SRS ו-CARS באותם תנאי עירור (כלומר, כוח בדגימה, זמן השהייה של הפיקסלים, העדשה האובייקטיבית, אנרגיית הדופק). ניגודי ההדמיה של CARS ו-SRS עבור דגימות ביולוגיות משתווים ומושווים. ההשוואה הישירה של ביצועי CARS ו-SRS תאפשר בחירה אופטימלית של המודל להדמיה כימית.

Introduction

תופעת פיזור הרמאן נצפתה לראשונה בשנת 1928 על ידי C. V. Raman1. כאשר פוטון אירוע מקיים אינטראקציה עם דגימה, אירוע פיזור לא אלסטי יכול להתרחש באופן ספונטני, שבו שינוי האנרגיה של הפוטון תואם מעבר רטטי של המין הכימי שנותח. תהליך זה אינו דורש שימוש בתג כימי, מה שהופך אותו לכלי רב-תכליתי ונטול תוויות לניתוח כימי תוך מזעור ההפרעה לדגימות. למרות יתרונותיו, פיזור ראמן ספונטני סובל מחתך פיזור נמוך (בדרך כלל 1011 נמוך יותר מחתך הקליטה האינפרא אדום [IR]), המחייב זמני רכישה ארוכים לניתוח2. לפיכך, השאיפה להגברת הרגישות של תהליך פיזור הראמן חיונית לדחיפת טכנולוגיות ראמאן להדמיה בזמן אמת.

אחת הדרכים היעילות להגביר במידה ניכרת את הרגישות של פיזור ראמאן היא באמצעות תהליכי פיזור ראמאן (CRS) קוהרנטיים, שעבורם שני פעימות לייזר משמשות בדרך כלל להנעת מעברי רטט מולקולריים 3,4. כאשר הפרש אנרגיית הפוטונים בין שני הלייזרים מתאים למצבי הרטט של מולקולות הדגימה, ייווצרו אותות ראמאן חזקים. שני תהליכי ה-CRS הנפוצים ביותר להדמיה הם פיזור ראמן קוהרנטי נגד סטוקס (CARS) ופיזור ראמאן מגורה (SRS)5. במהלך שני העשורים האחרונים, פיתוחים טכנולוגיים קידמו את טכניקות המיקרוסקופיה של CARS ו-SRS כדי להפוך לכלים רבי עוצמה לכימות ללא תוויות ולהבהרת שינויים כימיים בדגימות ביולוגיות.

הדמיה כימית על ידי מיקרוסקופיה של CARS יכולה להיות מתוארכת לשנת 1982 כאשר סריקת לייזר יושמה לראשונה כדי לרכוש תמונות CARS, שהודגמו על ידי Duncan et al6. המודרניזציה של מיקרוסקופיית CARS הואצה מאוד לאחר היישומים הרחבים של סריקת לייזר של מיקרוסקופיה פלואורסצנטית מולטי-פוטון7. עבודה מוקדמת של קבוצת Xie באמצעות לייזרים בקצב חזרות גבוה הפכה את CARS לפלטפורמת הדמיה כימית מהירה, נטולת תוויות, לאפיון מולקולות בדגימות ביולוגיות 8,9,10. אחת הבעיות המרכזיות בהדמיית CARS היא נוכחותו של רקע לא-רזוננטי, מה שמפחית את ניגודיות התמונה ומעוות את ספקטרום הראמן. נעשו מאמצים רבים להפחית את הרקע הלא-רנסנטי 11,12,13,14,15 או לחלץ אותות ראמאן מהדהדים מהספקטרה 16,17 של CARS. התקדמות נוספת שהקדמה מאוד את התחום היא הדמיית CARS היפרספקטרלית, המאפשרת מיפוי ספקטרלי בכל פיקסל תמונה עם סלקטיביות כימית משופרת 18,19,20,21.

פיזור ראמאן מגורה (SRS) היא טכנולוגיית הדמיה צעירה יותר מ-CARS, אם כי היא התגלתה מוקדם יותרבשנת 22. בשנת 2007 דווח על מיקרוסקופיית SRS באמצעות מקור לייזר בעל קצב חזרות נמוך23. עד מהרה, מספר קבוצות הדגימו הדמיית SRS במהירות גבוהה באמצעות לייזרים בקצב חזרת גבוה 24,25,26. אחד היתרונות העיקריים של מיקרוסקופיית SRS על פני CARS הוא היעדר הרקע הלא-רציוננטי27, אם כי רקעים אחרים כגון אפנון חוצה פאזות (XPM), קליטה חולפת (TA), בליעת שני פוטונים (TPA) ואפקט פוטוסתרמי (PT), עשויים להתרחש עם SRS28. בנוסף, לאות SRS ולריכוז הדגימה יש קשרים ליניאריים, בניגוד ל-CARS, שיש לה תלות ריבועית בריכוז האות29. זה מפשט את הכימות הכימי ואת אי-המיזוג הספקטרלי. SRS צבעוני והיפרספקטרלי התפתח בצורות שונות 30,31,32,33,34,35,36, כאשר מיקוד ספקטרלי הוא אחת הגישות הפופולריות ביותר להדמיה כימית 37,38.

גם CARS וגם SRS דורשים את המיקוד של המשאבה ואת קרני הלייזר של סטוקס על הדגימה כדי להתאים למעבר הרטט של המולקולות לעירור אותות. מכוניות ומיקרוסקופים SRS גם חולקים הרבה במשותף. עם זאת, בפיזיקה העומדת בבסיס שני התהליכים הללו, ובזיהוי האותות המעורבים בטכנולוגיות מיקרוסקופיה אלה, יש פעריםשל 3,39. CARS הוא תהליך פרמטרי שאין לו צימוד אנרגיה נטו של פוטון-מולקולה3. SRS, לעומת זאת, הוא תהליך לא-פאראמטרי, ותורם להעברת אנרגיה בין פוטונים למערכות מולקולריות27. ב-CARS נוצר אות חדש בתדר אנטי-סטוקס, בעוד ש-SRS מתבטא בהעברת האנרגיה בין המשאבה לקרני הלייזר של סטוקס.

אות CARS עונה על Eq (1)28.

Equation 1 (1)

בינתיים, ניתן לכתוב אות SRS כ- Eq (2)28.

Equation 1(2)

כאן, Ip, Is, ICARS ו – ΔISRS הם העוצמות של אלומת המשאבה, קרן סטוקס, אות CARS ואותות SRS, בהתאמה. χ(3) הוא הרגישות האופטית הלא-ליניארית מסדר שלישי של המדגם, והוא ערך מורכב המורכב מחלקים ממשיים ודמיוניים.

משוואות אלה מבטאות את הפרופילים הספקטרליים ואת התלות בריכוז האותות של CARS ו-SRS. הבדלים בפיזיקה גורמים לתוכניות זיהוי שונות עבור שתי טכנולוגיות מיקרוסקופיה אלה. זיהוי אותות ב-CARS כולל בדרך כלל הפרדה ספקטרלית של פוטונים חדשים שנוצרו וזיהוי באמצעות שפופרת פוטומולטיפלייר (PMT) או התקן מצומד מטען (CCD); עבור SRS, חילופי האנרגיה בין המשאבה לבין אלומות סטוקס נמדדים בדרך כלל על ידי אפנון בעוצמה גבוהה באמצעות אפנן אופטי ודמודולציה באמצעות פוטודיודה (PD) בשילוב עם מגבר נעילה.

למרות שהתפתחויות ויישומים טכנולוגיים רבים פורסמו בשנים האחרונות הן בתחום CARS והן בתחום ה- SRS, לא בוצעו השוואות שיטתיות של שתי טכניקות ה- CRS באותה פלטפורמה, במיוחד עבור מכוניות היפרספקטרליות ומיקרוסקופיה SRS. השוואות ישירות ברגישות, ברזולוציה מרחבית, ברזולוציה ספקטרלית וביכולות הפרדה כימית יאפשרו לביולוגים לבחור את המודל הטוב ביותר לכימות כימי. בפרוטוקול זה, מסופקים שלבים מפורטים לבניית פלטפורמת הדמיה רב-מודאלית עם הן מכוניות היפרספקטרליות והן אופני SRS המבוססים על מערכת לייזר femtosecond ומיקוד ספקטרלי. שתי הטכניקות הושוו בכיוון קדימה לרזולוציה ספקטרלית, רגישות לזיהוי, רזולוציה מרחבית וניגודים הדמיה של תאים.

Protocol

1. הגדרה אינסטרומנטלית להדמיית CRS היפרספקטרלית הערה: יצירת אות CRS דורשת שימוש בלייזרים בהספק גבוה (כלומר, מחלקה 3B או מחלקה 4). יש לטפל בפרוטוקולי הבטיחות וללבוש ציוד מגן אישי מתאים (PPE) בכל עת בעת עבודה בהספקי שיא כה גבוהים. התייעץ עם תיעוד מתאים לפני הניסוי. פרוטוקול זה ?…

Representative Results

השוואות של הרזולוציה הספקטרליתאיור 2 משווה את הרזולוציה הספקטרלית של מיקרוסקופיית SRS היפרספקטרלית (איור 2A) ו-CARS (איור 2B) באמצעות דגימת DMSO. עבור ספקטרום ה-SRS, שתי פונקציות לורנציאניות (ראו פרוטוקול שלב 2.3) יושמו כך שיתאימו לספקטרום, ?…

Discussion

הפרוטוקול המוצג כאן מתאר את בנייתו של מיקרוסקופ CRS רב-מודלי ואת ההשוואה הישירה בין CARS להדמיית SRS. עבור בניית המיקרוסקופ, השלבים הקריטיים הם חפיפת קרן מרחבית וטמפורלית ואופטימיזציה של גודל הקרן. מומלץ להשתמש בדגימה סטנדרטית כגון DMSO לפני ההדמיה הביולוגית לאופטימיזציה של SNR וכיול משמרות ראמא…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על ידי קרן הסטארט-אפים של המחלקה לכימיה באוניברסיטת פרדו.

Materials

2D galvo scanner set Thorlabs GVS002
Acousto-optic modulator Isomet M1205-P80L-0.5
AOM driver Isomet 532B-2
Data acquisition card National Instruments PCle 6363 Custom ordered filter (980 sp)
Delay stage Zaber X-LSM050A
Deuterium oxide Millipore Sigma 151882-100G
Dichroic mirror for beam combination Thorlabs DMLP1000
Dichroic mirror for signal separation Semrock FF776-Di01-25×36
DMSO MiliporeSigma 200-664-3
MIA PaCa 2 Cells ATCC CRL-1420
Femtosecond laser system Spectral Physics InSightX3+
Filter for CARS Chroma AT655/30m
Filter for SRS Chroma ET980sp
Function generator Rigol DG1022Z
Glass rods Lattice Electro Optics SF-57
Half-wave plate Newport 10RP02-51; 10RP02-46
LabVIEW 2020 National Instruments This is the image acquisition software
Lock-in amplifier Zurich Instrument HF2LI
Microscope housing Olympus BX51W1
Objective lens Olympus UPLSAPO60XW
Origin Pro 2019b OriginLab Corporation This is the spectral fitting software
Oscilloscope Tektronix TBS2204B
Photodiode Hamamatsu S3994-01
PMT detector Hamamatsu H7422P-40
PMT voltage amplifier Advanced Research Instrument Corp. PMT4V3
Polarizing beamsplitter cube Thorlabs PBS255
Terminal block National Instruments BNC-2110
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Raman, C. V. A change of wave-length in light scattering. Nature. 121 (3051), 619 (1928).
  2. Li, S., Li, Y., Yi, R., Liu, L., Qu, J. Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy and its applications. Frontiers in Physics. 8, 515 (2020).
  3. Evans, C. L., Xie, X. S. Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy: chemical imaging for biology and medicine. Annual Review of Analytical Chemistry. 1 (1), 883-909 (2008).
  4. Min, W., Freudiger, C. W., Lu, S., Xie, X. S. Coherent nonlinear optical imaging: beyond fluorescence microscopy. Annual Review of Physical Chemistry. 62, 507-530 (2011).
  5. Suhalim, J. L., Boik, J. C., Tromberg, B. J., Potma, E. O. The need for speed. Journal of Biophotonics. 5 (5-6), 387-395 (2012).
  6. Duncan, M. D., Reintjes, J., Manuccia, T. J. Scanning coherent anti-Stokes Raman microscope. Optics Letters. 7 (8), 350-352 (1982).
  7. Denk, W., Strickler, J. H., Webb, W. W. Two-photon laser scanning fluorescence microscopy. Science. 248 (4951), 73-76 (1990).
  8. Zumbusch, A., Holtom, G. R., Xie, X. S. Three-dimensional vibrational imaging by coherent anti-Stokes Raman scattering. Physical Review Letters. 82 (20), 4142-4145 (1999).
  9. Cheng, J. -. X., Xie, X. S. Coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy: instrumentation, theory, and applications. The Journal of Physical Chemistry B. 108 (3), 827-840 (2004).
  10. Evans, C. L., et al. Chemical imaging of tissue in vivo with video-rate coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (46), 16807 (2005).
  11. Cheng, J. -. X., Volkmer, A., Book, L. D., Xie, X. S. An epi-detected coherent anti-Stokes Raman scattering (E-CARS) microscope with high spectral resolution and high sensitivity. The Journal of Physical Chemistry B. 105 (7), 1277-1280 (2001).
  12. Volkmer, A., Book, L. D., Xie, X. S. Time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy: Imaging based on Raman free induction decay. Applied Physics Letters. 80 (9), 1505-1507 (2002).
  13. Marks, D. L., Boppart, S. A. Nonlinear interferometric vibrational imaging. Physical Review Letters. 92 (12), 123905 (2004).
  14. Ganikhanov, F., Evans, C. L., Saar, B. G., Xie, X. S. High-sensitivity vibrational imaging with frequency modulation coherent anti-Stokes Raman scattering (FM CARS) microscopy. Optics Letters. 31 (12), 1872-1874 (2006).
  15. Potma, E. O., Evans, C. L., Xie, X. S. Heterodyne coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) imaging. Optics Letters. 31 (2), 241-243 (2006).
  16. Liu, Y., Lee, Y. J., Cicerone, M. T. Broadband CARS spectral phase retrieval using a time-domain Kramers-Kronig transform. Optics Letters. 34 (9), 1363-1365 (2009).
  17. Masia, F., Karuna, A., Borri, P., Langbein, W. Hyperspectral image analysis for CARS, SRS, and Raman data. Journal of Raman Spectroscopy. 46 (8), 727-734 (2015).
  18. Knutsen, K. P., Johnson, J. C., Miller, A. E., Petersen, P. B., Saykally, R. J. High spectral resolution multiplex CARS spectroscopy using chirped pulses. Chemical Physics Letters. 387 (4-6), 436-441 (2004).
  19. Okuno, M., Kano, H., Leproux, P., Couderc, V., Hamaguchi, H. -. o. Ultrabroadband multiplex CARS microspectroscopy and imaging using a subnanosecond supercontinuum light source in the deep near infrared. Optics Letters. 33 (9), 923-925 (2008).
  20. Masia, F., Glen, A., Stephens, P., Borri, P., Langbein, W. Quantitative chemical imaging and unsupervised analysis using hyperspectral coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy. Analytical Chemistry. 85 (22), 10820-10828 (2013).
  21. Pegoraro, A. F., Slepkov, A. D., Ridsdale, A., Moffatt, D. J., Stolow, A. Hyperspectral multimodal CARS microscopy in the fingerprint region. Journal of Biophotonics. 7 (1-2), 49-58 (2014).
  22. Eckhardt, G., et al. Stimulated Raman scattering from organic liquids. Physical Review Letters. 9 (11), 455-457 (1962).
  23. Ploetz, E., Laimgruber, S., Berner, S., Zinth, W., Gilch, P. Femtosecond stimulated Raman microscopy. Applied Physics B. 87 (3), 389-393 (2007).
  24. Freudiger, C. W., et al. Label-free biomedical imaging with high sensitivity by stimulated Raman scattering microscopy. Science. 322 (5909), 1857-1861 (2008).
  25. Nandakumar, P., Kovalev, A., Volkmer, A. Vibrational imaging based on stimulated Raman scattering microscopy. New Journal of Physics. 11 (3), 033026 (2009).
  26. Slipchenko, M. N., Le, T. T., Chen, H., Cheng, J. -. X. High-speed vibrational imaging and spectral analysis of lipid bodies by compound Raman microscopy. The Journal of Physical Chemistry B. 113 (21), 7681-7686 (2009).
  27. Min, W., Freudiger, C. W., Lu, S., Xie, X. S. Coherent nonlinear optical imaging: beyond fluorescence microscopy. Annual Review of Physical Chemistry. 62 (1), 507-530 (2011).
  28. Zhang, C., Zhang, D., Cheng, J. -. X. Coherent Raman scattering microscopy in biology and medicine. Annual Review of Biomedical Engineering. 17 (1), 415-445 (2015).
  29. Prince, R. C., Frontiera, R. R., Potma, E. O. Stimulated Raman scattering: from bulk to nano. Chemical Reviews. 117 (7), 5070-5094 (2017).
  30. Lu, F. -. K., et al. Multicolor stimulated Raman scattering microscopy. Molecular Physics. 110 (15-16), 1927-1932 (2012).
  31. Ozeki, Y., et al. High-speed molecular spectral imaging of tissue with stimulated Raman scattering. Nature Photonics. 6 (12), 845-851 (2012).
  32. Wang, P., et al. Label-free quantitative imaging of cholesterol in intact tissues by hyperspectral stimulated raman scattering microscopy. Angewandte Chemie International Edition. 125 (49), 13280-13284 (2013).
  33. Freudiger, C. W., et al. Stimulated Raman scattering microscopy with a robust fibre laser source. Nature Photonics. 8 (2), 153-159 (2014).
  34. Liao, C. -. S., et al. Microsecond scale vibrational spectroscopic imaging by multiplex stimulated Raman scattering microscopy. Light: Science & Applications. 4 (3), 265 (2015).
  35. Liao, C. -. S., et al. Spectrometer-free vibrational imaging by retrieving stimulated Raman signal from highly scattered photons. Science Advances. 1 (9), 1500738 (2015).
  36. He, R., et al. Dual-phase stimulated Raman scattering microscopy for real-time two-color imaging. Optica. 4 (1), 44-47 (2017).
  37. Andresen, E. R., Berto, P., Rigneault, H. Stimulated Raman scattering microscopy by spectral focusing and fiber-generated soliton as Stokes pulse. Optics Letters. 36 (13), 2387-2389 (2011).
  38. Fu, D., Holtom, G., Freudiger, C., Zhang, X., Xie, X. S. Hyperspectral imaging with stimulated Raman scattering by chirped femtosecond lasers. The Journal of Physical Chemistry B. 117 (16), 4634-4640 (2013).
  39. Zhang, C., Aldana-Mendoza, J. A. Coherent Raman scattering microscopy for chemical imaging of biological systems. Journal of Physics: Photonics. , (2021).
  40. Martens, W. N., Frost, R. L., Kristof, J., Theo Kloprogge, J. Raman spectroscopy of dimethyl sulphoxide and deuterated dimethyl sulphoxide at 298 and 77 k. Journal of Raman Spectroscopy. 33 (2), 84-91 (2002).
  41. Gill, G. W., Gill, G. W. . Cytopreparation: Principles & Practice. , 309-323 (2013).
  42. Fu, D., et al. Imaging the intracellular distribution of tyrosine kinase inhibitors in living cells with quantitative hyperspectral stimulated Raman scattering. Nature Chemistry. 6 (7), 614-622 (2014).
  43. Wei, L., Yu, Y., Shen, Y., Wang, M. C., Min, W. Vibrational imaging of newly synthesized proteins in live cells by stimulated Raman scattering microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (28), 11226-11231 (2013).
  44. Lu, F. -. K., et al. Label-free DNA imaging in vivo with stimulated Raman scattering microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (37), 11624-11629 (2015).
  45. Slipchenko, M. N., et al. Vibrational imaging of tablets by epi-detected stimulated Raman scattering microscopy. Analyst. 135 (10), 2613-2619 (2010).
  46. Slipchenko, M. N., Zhou, B., Pinal, R., Teresa Carvajal, M., Cheng, J. -. X. RAMAN-chemical imaging of solid dosage forms based on stimulated Raman scattering. American Pharmaceutical Review. 15 (3), 66 (2012).
  47. Sarri, B., et al. Discriminating polymorph distributions in pharmaceutical tablets using stimulated Raman scattering microscopy. Journal of Raman Spectroscopy. 50 (12), 1896-1904 (2019).
  48. Fussell, A. L., Kleinebudde, P., Herek, J., Strachan, C. J., Offerhaus, H. L. Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy visualizes pharmaceutical tablets during dissolution. JoVE (Journal of Visualized Experiments). (89), e51847 (2014).
  49. Freudiger, C. W., et al. Multicolored stain-free histopathology with coherent Raman imaging). Laboratory Investigation. 92 (10), 1492-1502 (2012).
  50. Lim, R. S., et al. Multimodal CARS microscopy determination of the impact of diet on macrophage infiltration and lipid accumulation on plaque formation in ApoE-deficient mice [S]. Journal of Lipid Research. 51 (7), 1729-1737 (2010).
  51. Ji, M., et al. label-free detection of brain tumors with stimulated Raman scattering microscopy. Science Translational Medicine. 5 (201), (2013).
  52. Tabish, T. A., Narayan, R. J., Edirisinghe, M. Rapid and label-free detection of COVID-19 using coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy. Mrs Communications. 10 (4), 566-572 (2020).
  53. Camp, C. H., et al. High-speed coherent Raman fingerprint imaging of biological tissues. Nature Photonics. 8 (8), 627-634 (2014).
  54. Wei, L., et al. Live-cell bioorthogonal chemical imaging: stimulated Raman scattering microscopy of vibrational probes. Accounts of Chemical Research. 49 (8), 1494-1502 (2016).
  55. Hu, F., Shi, L., Min, W. Biological imaging of chemical bonds by stimulated Raman scattering microscopy. Nature Methods. 16 (9), 830-842 (2019).
  56. Nie, S., Emory, S. R. Probing single molecules and single nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering. Science. 275 (5303), 1102-1106 (1997).
  57. Steuwe, C., Kaminski, C. F., Baumberg, J. J., Mahajan, S. Surface enhanced coherent anti-Stokes Raman scattering on nanostructured gold surfaces. Nano Letters. 11 (12), 5339-5343 (2011).
  58. Fast, A., Kenison, J. P., Syme, C. D., Potma, E. O. Surface-enhanced coherent anti-Stokes Raman imaging of lipids. Applied Optics. 55 (22), 5994-6000 (2016).
  59. Zong, C., et al. Plasmon-enhanced stimulated Raman scattering microscopy with single-molecule detection sensitivity. Nature Communications. 10 (1), 1-11 (2019).
  60. Yampolsky, S., et al. Seeing a single molecule vibrate through time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering. Nature Photonics. 8 (8), 650-656 (2014).

Tags

HyperspectralCoherent Raman ScatteringCoherent Anti-Stokes Raman ScatteringStimulated Raman ScatteringChemical ImagingVibrational SignaturesCoherent Raman MicroscopyCellular MetabolismDrug DistributionsDisease DiagnosticsDMSODeuterium OxideLock-in AmplifierKohler IlluminationPump BeamStokes Beam
check_url/63677?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Clark, M. G., Brasseale III, K. A., Gonzalez, G. A., Eakins, G., Zhang, C. Direct Comparison of Hyperspectral Stimulated Raman Scattering and Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy for Chemical Imaging. J. Vis. Exp. (182), e63677, doi:10.3791/63677 (2022).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image