在传统生物医疗研究中，同位素标记法是一种常用的探索细胞或细菌特定代谢过程的方法。由于同位素对于生物大分子的化学振动具有影响，研究者可以通过红外光谱成像技术对含有同位素的微生物或细胞进行红外检测。然而，传统红外技术的分辨率有限，多数研究只能聚焦于细胞群落层面，难以深入到单个细胞的分析。随着新型光学光热红外（O-PTIR）化学成像技术的发展，这一领域迎来了重大突破。

O-PTIR技术显著提高了传统红外化学成像的空间分辨率，能够在亚微米尺度下，依据化学特征进行不同物质的特异性成像。依托该技术，研究人员不仅可以对同位素标记的微生物进行红外波谱分析，还可以对单个微生物和细胞进行化学成像，为微生物单细胞代谢研究提供了更丰富、详尽的信息。

新一代化学成像显微镜

美国PSC公司开发的新一代高分辨率化学成像显微镜——mIRage，极大地拓展了光学显微镜在生物医疗领域的应用。该设备基于新型的光学光热红外（O-PTIR）技术，能够对物质的分子结构进行化学成像，解决了传统化学成像的空间分辨率低的问题，分辨率高达500nm，使得在亚微米尺度上对单个细胞和微生物中的同位素标记物进行成像与波谱分析成为可能。同时，该系统还具备拉曼光谱功能，可以对同一样品进行红外与拉曼的共定位分析，为微生物代谢组学及药物代谢研究等生命科学领域提供了新的表征手段。

mIRage的独特优势

mIRage具备以下重要优势：

• 亚微米空间分辨率的红外光谱和拉曼高光谱成像（~500nm）；
• 反射模式下的图谱效果与透射模式相媲美；
• 非接触测量，无交叉污染风险，使用简单快捷；
• 样品制备过程少或无需（无需薄片），能够测试较厚的样品；
• 可在透射模式下观察溶液中的样品；
• 实现同时同地相同分辨率的IR与拉曼测试；
• 荧光显微成像实现快速定位荧光标记样品。

mIRage在单细胞研究中的应用

一项由英国利物浦大学Roy Goodacre教授主导的研究，利用mIRage显微镜开展了同位素标记细菌振动光谱研究，通过红外光谱和成像分析，揭示了细菌代谢过程的机制。这一创新性的研究手段，成功在单细胞水平上对细菌对标记化合物的摄取行为进行准确评估。

此外，mIRage的高分辨率表征还助力科研团队通过氘同位素标记在单细胞层面快速鉴定抗菌素的耐药性。该研究采用非破坏性的光学光热红外（O-PTIR）化学成像技术，并结合氘同位素探测和多元统计分析，检测尿路致病大肠杆菌中的抗生素耐药性。这表明，mIRage可以作为快速检测细菌抗药性的有效工具。

总结而言，mIRage展现了在高分辨化学成像中对微生物同位素标记物的强大能力，这意味着它不仅能够准确捕捉单一细胞内的同位素标记图像，还能表征单细胞的同位素药物摄取过程。在同一细胞内面对多种同位素的情况，mIRage同样能够实现特异性表征，精确反馈特定物质的细胞内分布与化学变化。

凭借这些卓越的性能，尊龙凯时的mIRage在微生物代谢组学、药物代谢及其他相关领域展现出了巨大的应用潜力，为科研人员提供了全新的研究视角和精准的数据支持。