近期，科学家研究出了一种基于频率梳的荧光寿命显微镜技术，该技术利用现有显微镜技术，不需添加染色剂或荧光染料，就能更详细地观察活细胞内部，观察动态生物现象。

　　传统技术存在局限

　　细胞中有些物质，如叶绿素，受紫外线照射后可发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射亦可发荧光。荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具之一。

　　荧光显微镜广泛应用于生物化学和生命科学领域，研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等，它使得科学家能够直接观察细胞内部和细胞周围的部分化合物。不过，传统荧光显微镜技术也存在明显的局限性，例如：结果难以量化评价、荧光强度受实验条件和荧光物质浓度的影响比较显著等。

　　新技术摈弃机械扫描

　　当短脉冲光照向荧光物质时，产生的荧光不会立即消失，而是随着时间的推移而“衰减”，这是荧光物质的显著特征，即荧光寿命。

　　日本德岛大学的科学家以荧光寿命为关注点，利用这一特有现象，用独立于实验条件的方式来准确量化荧光分子及环境变化。然而，科学家发现，荧光衰减的速度非常快，普通相机根本无法进行捕捉。虽然单点光电探测器可以检测到快速的荧光衰减，但它必须在整个样本区域内进行扫描，才能从每个测量点重建完整的二维图像。这个过程涉及机械部件的运动，严重限制了图像捕捉速度。

　　幸运的是，在最近发表于《科学进展》的一项研究中，科学家开发了一种不需要机械扫描就能获得荧光寿命图像的新技术。这项新技术摈弃了机械扫描，可以轻松获取荧光衰减的图像。项目负责人、德岛大学高分子发光器件光电子研究所教授Takeshi Yasui说道：“简而言之，这就像我们在同一二维空间布置了44400个‘光秒表’来测量荧光寿命，所有工作都将在一次拍摄中完成，不需要扫描。这将满足生命科学中的活细胞动态观察需求。”

　　有望开发顽固疾病新疗法

　　新型荧光寿命显微镜技术的关键在于以光学频率梳作为样品的激发光。光学频率梳是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱，它本质上是光信号，包含了许多离散的光学频率，并且间隔恒定。

　　研究人员借助专用光学设备，将一对激发频率梳信号分解为具有不同强度调制频率的单个光学拍信号，每个光学拍携带单个调制频率，然后辐照到样品上。每束光都会在不同的空间位置击中样本，在其二维表面的每个点和每个调制频率之间形成一一对应关系。

　　由于样品的荧光特性，它会重新发射部分捕获的辐射，同时继续保持上述频率-位置对应关系。随后，样品发出的荧光聚焦于高速单点光电探测器上，研究人员就可以用数学方法将测量信号转换为频域信号，从而计算出每个“像素”处的荧光寿命。

　　新技术除了可作为深入分析生物过程的工具外，还可以用于抗原测试中多个样本的同时成像——其有效性已经在新型冠状病毒肺炎辅助诊断中得到证实。更为重要的是，这项研究展示了光学频率梳广阔的应用前景，以光学频率梳为基础，研究人员有望开发出顽固性疾病新疗法，从而造福全人类。（本报综合）