論文の概要: Harnessing quantum light for microscopic biomechanical imaging of cells and tissues
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08160v2
- Date: Wed, 21 Aug 2024 21:10:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-23 18:56:04.264284
- Title: Harnessing quantum light for microscopic biomechanical imaging of cells and tissues
- Title（参考訳）: 細胞と組織の微細生体力学的イメージングのためのハーネス量子光
- Authors: Tian Li, Vsevolod Cheburkanov, Vladislav V. Yakovlev, Girish S. Agarwal, Marlan O. Scully,
- Abstract要約: 本稿では,生物医学研究における光損傷の軽減を目的とした転換的アプローチを紹介する。
量子光励起ブリルアン散乱(SBS)イメージングコントラストを利用して、信号対雑音比を著しく高める。
この方法論の具体的な影響は、標本の生存可能性の顕著な3倍の増大によって証明されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.144919723445021
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The biomechanical properties of cells and tissues play an important role in our fundamental understanding of the structures and functions of biological systems at both the cellular and subcellular levels. Recently, Brillouin microscopy, which offers a label-free spectroscopic means of assessing viscoelastic properties in vivo, has emerged as a powerful way to interrogate those properties on a microscopic level in living tissues. However, susceptibility to photo-damage and photo-bleaching, particularly when high-intensity laser beams are used to induce Brillouin scattering, poses a significant challenge. This article introduces a transformative approach designed to mitigate photo-damage in biological and biomedical studies, enabling non-destructive, label-free assessments of mechanical properties in live biological samples. By leveraging quantum-light-enhanced stimulated Brillouin scattering (SBS) imaging contrast, the signal-to-noise ratio is significantly elevated, thereby increasing sample viability and extending interrogation times without compromising the integrity of living samples. The tangible impact of this novel methodology is evidenced by a notable three-fold increase in sample viability observed after subjecting the samples to three hours of continuous squeezed-light illumination, surpassing the traditional coherent light-based approaches. The quantum-enhanced SBS imaging holds promise across diverse fields, such as cancer biology and neuroscience where preserving sample vitality is of paramount significance. By mitigating concerns regarding photo-damage and photo-bleaching associated with high-intensity lasers, this technological breakthrough expands our horizons for exploring the mechanical properties of live biological systems, paving the way for a new era of research and clinical applications.
- Abstract（参考訳）: 細胞と組織の生体力学的性質は、細胞および細胞内レベルでの生体系の構造と機能に対する根本的な理解において重要な役割を担っている。
近年,生体内における粘弾性特性を評価するためのラベルのない分光分析手段であるブリルアン顕微鏡が,生体組織の顕微鏡レベルでこれらの特性を検査する強力な方法として出現している。
しかし、特にブリルアン散乱を誘導するために高強度レーザービームを使用する場合、光損傷や光漂白への感受性は重大な課題となる。
本稿では,生物・生物医学研究における光損傷を軽減し,生体試料中の非破壊的,ラベルなしの機械的特性の評価を可能にするための変換的アプローチを提案する。
量子光励起ブリルアン散乱(SBS)イメージングコントラストを活用することにより、信号対雑音比が著しく上昇し、生体試料の完全性を損なうことなく、試料の生存可能性を高め、尋問時間を延長する。
この手法の具体的な影響は、従来のコヒーレント光ベースのアプローチを超越して、試料を連続的に3時間に絞った後に観察された試料の生存率の顕著な3倍の上昇によって証明される。
量子化SBSイメージングは、がん生物学や神経科学などの様々な分野において、サンプルの活力を維持することが最も重要な分野である。
高強度レーザーによる光損傷や光漂白に関する懸念を緩和することにより、この技術は生体システムの力学的性質を探求し、新たな研究と臨床応用の道を開くための地平を広げる。
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