一项名为POLCAM的显微成像技术在国际期刊《Nature Methods》上发表。该技术由剑桥大学等多个国际知名研究团队联合开发,能够以前所未有的速度和简便性实现单分子取向与定位的超分辨成像。POLCAM作为一种创新技术,旨在简化分子取向检测的复杂流程,提升其在生物学应用中的可及性。传统分子各向异性检测耗时数小时甚至数日,而POLCAM最快仅需几分钟时间即可完成,显著提升检测效率。
该项研究中使用了Cobolt C-FLEX激光合束器,该合束器整合了405 nm、488 nm、515 nm、561 nm及两路638 nm激光,并通过方形芯多模光纤与振动式模式扰频器实现光路输出。该系统用于支持多项关键实验,包括活体人类T细胞质膜动态成像及脂质膜结构研究,突出了C-FLEX在复杂多色荧光成像中的应用价值。
上图展示了POLCAM方法的技术基础,通过偏振相机实现单分子取向的快速检测,具体分为五个部分:
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a部分:光学装置示意图,包括偏振相机和集成在传感器上的四向微偏振器阵列(透射轴方向为0°、45°、90°或-45°)。关键组件有线性偏振器(LP)、四分之一波片(λ/4)和二向色镜(DC),这为偏振检测提供了硬件基础。 -
b部分:定义了发射偶极子的取向角度,包括平面内角φ(in-plane angle)和平面外角θ(out-of-plane angle),以罗丹明6G分子结构为例,说明如何用这些角度描述分子偶极矩的方向。 -
c部分:模拟了四种单荧光分子的成像示例,分别展示与x轴对齐、y轴对齐、z轴(光轴)对齐以及快速旋转分子的情况。每个示例包括常规单色相机记录的图像和偏振相机原始格式图像,以及重新排列像素后形成的四幅图像(每幅对应特定透射轴的微偏振器),直观演示偏振信息提取过程。 -
d部分:展示了平均AoLP(线性偏振角)与偶极子平面内角φ的关系,验证了AoLP能有效反映分子在平面内的取向,这是量化分子各向异性的关键参数。 -
e部分:展示了旋转固定分子的净DoLP(线性偏振度)与偶极子平面外角θ的关系,使用1.4数值孔径(NA)油浸物镜且样品与浸没介质无折射率不匹配的条件,证明DoLP能敏感地检测分子 out-of-plane 取向变化。
整体而言,本研究项目验证了POLCAM方法的核心原理:通过偏振相机快速捕获分子取向信息,AoLP和DoLP作为关键指标,使单分子取向定位变得高效且精确。这直接支持了POLCAM在生物应用中的优势,如快速成像分子结构和细胞组件。
POLCAM技术的核心创新在于利用偏振相机实现快速、高通量的单分子取向分析,克服了传统SMOLM技术设备复杂、计算耗时等瓶颈。该研究展示了POLCAM在多种生物体系中的应用,包括α-突触核蛋白纤维的原位取向分析、细胞骨架蛋白网络的高分辨率成像,以及活细胞膜的动态行为观测。这一系列成果不仅体现了POLCAM在超分辨显微领域的应用前景,也凸显了稳定、多波长激光照明系统在此类先进成像技术中的关键作用。
值得注意的是,本研究的关键实验平台之一采用了Cobolt公司的高性能激光合束器C-FLEX,该设备为实验提供了多波长、高功率、高稳定性的激发光输出,是POLCAM技术实现高质量成像的重要保障。
紧凑灵活型C-Flex激光合束器
C-FLEX激光合束器融合了Cobolt高性能激光器的卓越品质与可靠性。该系列提供三种平台规格(C4、C6和C8),可分别集成最多4、6或8个Cobolt激光模块。C-FLEX支持完全定制化配置,也可提供特定应用场景的预置方案。其设计允许灵活选择激光技术类型,覆盖从即插即用型二极管激光器到高功率单频二极管泵浦激光器的多种解决方案。
新功能! 通过免费在线配置工具"Design my own C-FLEX"可探索平台灵活性。用户可根据所选激光器型号与配置选项生成2D设计模型,并下载工程图纸及完整物料清单。
核心特性
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波长合束能力:支持最多8路不同波长激光合束 -
光谱覆盖范围:提供375 nm至1064 nm区间32个可选波长,单通道输出功率最高达1000 mW -
系统扩展性:支持安装升级扩展 -
调制性能:全波长通道具备高速调制功能 -
光纤输出:可选单端口或双端口光纤耦合配置 -
安全组件:可配备电动机械快门选项 -
功率监控:可选配外部激光输出功率监测模块
应用领域
荧光显微成像、拉曼光谱分析、全息技术、流式细胞术、光遗传学研究、氩离子激光器替代方案、多学科交叉应用及定制化解决方案。

