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《前沿 | 干涉散射显微技术》

  • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者： 胡思思
  • 发布时间：2025-04-16

  • 在过去的二十年里，干涉散射interferometric scattering (iSCAT)显微表征技术，已经成为一种强大的无标记成像方法，在基础科学和技术中，有着广泛的应用。

    干涉散射iSCAT通过与参考光束的干涉，以检测亚波长实体的散射。在各种照明和检测方案中，干涉散射iSCAT，利用振幅和相位信息，从而达到单分子检测灵敏度。确定纳米颗粒的尺寸、质量和折射率；在纳米颗粒的三维跟踪中，实现高时空精度；对亚细胞纳米结构进行成像；以及量化固体中，能量的超快扩散和传输。

    近日，加利福尼亚大学伯克利分校（University of California，Berkeley）Naomi S.

    Ginsberg，Vahid Sandoghdar等，在Nature Reviews Methods Primers上发文，从理论和实践的角度，概述了干涉散射iSCAT检测和成像的基本原理。论文还讨论了影响可达信噪比的各种因素，这反过来又决定了关键的性能特征，如灵敏度和速度，并调查了干涉散射iSCAT发挥了重要作用的选定应用。

    图1: 干涉散射interferometric scattering (iSCAT)显微镜

    图2:图像背景和消除

    图3:用于3D跟踪单个纳米颗粒的干涉散射iSCAT

    iSCAT 研究最近开始研究更复杂的样品，例如扩展半导体或生物细胞。现在可以以无标记的方式可视化活细胞中的小囊泡、病毒、纳米丝（如微管）和许多其他实体，同时与同步荧光成像完全兼容。iSCAT 显微镜的重要附加值是它能够进行快速和慢速成像，因为它不会受到荧光漂白、闪烁和饱和的影响。这为新的整体和更复杂的研究打开了大门，允许同时可视化少量已被荧光标记的细胞器和各种细胞事件，从而深入了解细胞功能的协同性。与此同时，许多使用其他干涉测量技术（如干涉反射显微镜、定量相位成像和全息术）的小组，这些技术传统上对超波长实体进行成像，现在已经将他们的极限推向了病毒等更小的物体。未来有望进一步融合不同领域的专业知识，以实现无标记成像中更广泛的应用。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s43586-025-00391-1
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