隨著科學研究的深入，傳統成像技術已難以滿足復雜樣本的高精度分析需求。美國PSC公司研發的高分辨化學成像顯微鏡mIRage，憑借其特有的光學光熱紅外（O-PTIR）技術，突破了傳統熒光和紅外成像的局限，以亞微米級空間分辨率（~500 nm）實現無標記化學成像，成為環境科學、生命科學、藥學、材料科學等領域的革命性工具。自Quantum Design中國將設備引入國內以來，mIRage已助力科研團隊在微塑料檢測、植物代謝研究、藥物載藥顆粒分析等領域取得多項突破性成果。

高分辨化學成像顯微鏡——mIRage

 
mIRage的特有優勢：

• 亞微米空間分辨的紅外光譜和拉曼成像（~500 nm）；
• 與透射模式相媲美的反射模式下的圖譜效果；
• 非接觸測量模式—使用簡單快捷，無交叉污染風險；
• 很少或無需樣品制備過程(無需薄片), 可測試厚樣品；
• 可透射模式下觀察溶液中的樣品；
• 實現同時同地相同分辨率的IR和Raman測試；
• 熒光顯微成像實現熒光標記樣品快速定位。

1. 生命科學：植物與真菌代謝的微觀解密

技術挑戰：傳統成像技術難以實現植物細胞壁纖維素、木質素的無標記高分辨成像，且無法動態追蹤真菌代謝過程。

mIRage解決方案：

· 植物細胞壁成像：如下圖所示，法國INRAE團隊利用mIRage結合原子力顯微鏡（AFM），突破性的在亞微米尺度（500 nm）揭示了番茄果實角質層的化學梯度（脂質、多糖、酚類化合物）與力學性能的關聯，發現中央凹槽區域的低彈性模量與其化學異質性直接相關（New Phytologist）。

· 真菌纖維素代謝：在真菌Paxillus involutus分解纖維素的研究中，mIRage精準定位菌絲周圍6.3 µm的氧化分解區，通過1,100-950 cm⁻¹波數信號變化，動態展示了纖維素氧化產物的空間分布（見下圖）。

 
技術亮點：

• 非接觸式檢測避免樣本損傷，支持含水細胞動態觀測；
• 同步紅外光譜分析，直接關聯化學變化與生物功能。

 
2. 藥學與納米醫學：載藥系統的精準設計與驗證

技術挑戰：藥物載體成分分布不均、外源污染檢測困難，傳統紅外技術分辨率不足。

mIRage解決方案：

· 糖尿病長效治療：如下圖所示，中科院過程工程研究所開發利拉魯肽緩釋微球，通過mIRage驗證藥物（1657 cm⁻¹酰胺峰）與PLA載體（1755 cm⁻¹ C=O峰）的均勻分布，載藥量＞8%，體外釋放周期達1個月（ACS Applied Materials & Interfaces）。

· 非酒精性脂肪肝新療法：如下圖所示，中國醫學科學院團隊構建阿托伐他汀-益生元納米顆粒（PANA），mIRage光譜成像（1,523 cm⁻¹羰基峰）證實藥物與菊粉基質的分子級混合，顯著提升肝臟靶向效率（Small Structures）。

 
技術亮點：

• 亞微米分辨率（500 nm）直接觀測納米顆粒內部化學成分；
• 非破壞性檢測兼容溶液環境，支持藥物釋放過程實時監控。

  
3. 環境與健康：微塑料污染的精準溯源與生物效應

技術挑戰：微塑料在生物組織內的檢測受限于標記干擾與低分辨率，環境樣本分析效率低下。

mIRage解決方案：

· 生物組織內定位：如下圖所示，中國科學院團隊利用mIRage在小鼠睪丸組織中檢測到聚乙烯納米塑料（PE-NPs），通過特征峰（2917 cm⁻¹ CH₂振動）成像揭示其跨代生殖毒性機制（ACS Nano, IF 15.8）。

· 食品與環境監測：如下圖所示，中國農業大學建立玉米粉微塑料原位檢測方法，以0.5 µm分辨率識別600 nm顆粒，10分鐘內完成1000 µm²區域掃描，檢測限達痕量級（Science of the Total Environment）。

 
技術亮點：

• 無需熒光標記，直接通過分子振動光譜區分微塑料與生物基質；
• 高通量成像結合機器學習，實現復雜樣本中微塑料的快速分類統計。

 
除了上述應用外，mIRage這一熒光、紅外、拉曼三合一的化學成像顯微還在多個科研領域有所應用：

1.  環境微塑料

微塑料顆粒（~600 nm）的O-PTIR光譜及成像分析
(引自Microscopy Today, 2022, 17, 3, 76-85)

 
2. 高分子材料

1210 cm^-1處采集的PP/PTFE的O-PTIR光譜和顯微圖像
(引自Materials & Design, 211 (2021), 17, 110157)

 
3. 半導體

薄膜晶體管顯示器中污染物的O-PTIR分析

器件表面缺陷的紅外和拉曼光譜同步（同時間、同位置）分析
(引自Microscopy Today, 2020, 28, 3, 26-36)

 
4. 生命科學

腦組織的明場顯微圖像、O-PTIR光譜及成像分析

 
5. 文物鑒定

柯羅19世紀繪畫作品中鋅皂異質性的O-PTIR顯微光譜及成像分析
(引自Anal. Chem. 2022, 94, 7, 3103–3110)

 
樣機體驗

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