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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Il video mostra l'imaging a due colori di scattering Raman stimolato (SRS) di sezioni di tessuto cerebrale di topo. Due raggi laser sincronizzati sono diretti sulla sezione di tessuto per eccitare le vibrazioni molecolari, determinando un cambiamento di intensità relativa nei raggi. I lipidi e le proteine nel tessuto vengono rilevati utilizzando coppie di frequenze distinte dei raggi laser. Ai segnali risultanti vengono quindi assegnati colori separati, creando un'immagine a due colori che aiuta a identificare le proteine e i lipidi nel tessuto.
Tutte le procedure che coinvolgono campioni di animali sono state esaminate e approvate dal comitato di revisione etica degli animali appropriato.
1. Rilevamento del segnale SRS
3. Ottimizzazione della risoluzione spettrale
NOTA: I fasci di pompa e Stokes che raggiungono il campione dovrebbero avere la stessa quantità di dispersione del ritardo di gruppo (GDD) per massimizzare la risoluzione spettrale. La dispersione dipende fortemente dalla configurazione sperimentale. La configurazione sperimentale qui descritta utilizza impulsi a femtosecondi a 1.040 nm e 800 nm rispettivamente come Stokes e pompa. Le dense bacchette di vetro flint (H-ZF52A) sono utilizzate come mezzo di allungamento degli impulsi.
Inserire 48 cm di un'asta di vetro altamente dispersiva (H-ZF52A o vetro flint denso equivalente) nel percorso del fascio di 800 nm. Stimare il GDD utilizzando Eq (1):

NOTA: GVD di vari materiali vetrosi a diverse lunghezze d'onda può essere trovato dalla risorsa del database dell'indice di rifrazione. Ad esempio, H-ZF52A ha un GVD di 220,40 fs2/mm a 800 nm. Il GDD totale è 105792 fs2.
4. Caratterizzazione segnale-rumore (SNR)
Dividi il valore medio dell'area selezionata per la deviazione standard per trovare il valore SNR, come in Eq (2).

NOTA: Un buon SNR per il sistema (con una costante di tempo di lock-in di 4 μs) utilizzando DMSO a 40 mw/40 mw a fuoco per entrambi i bracci è >800. Concentrazioni più basse di DMSO o una potenza inferiore possono essere utilizzate per una stima più accurata dell'SNR se la scheda di acquisizione dati ha una profondità di bit limitata.
5. Calibrazione dell'asse di frequenza
NOTA: Questo passaggio viene eseguito per mettere in relazione la posizione dello stadio di ritardo con la transizione Raman scansionata. È necessaria un'attenta selezione dei solventi per generare un "righello Raman" appropriato. Il DMSO è un solvente efficace per i legami CH in quanto ha due picchi Raman acuti a 2.913 cm-1 e 2.994 cm-1.
6. Modulazione ortogonale e imaging a due colori
NOTA: La fase di modulazione ortogonale è necessaria solo quando è necessaria l'imaging a due colori in tempo reale. Lo schema di questo schema è mostrato in Figura 5. La modulazione ortogonale utilizza una coppia di EOM pilotate a un quarto della frequenza laser (20 MHz per un laser a 80 MHz) con uno sfasamento di 90° tra i due. Questo passaggio di modulazione ortogonale può essere saltato per l'imaging SRS a colore singolo o l'imaging SRS iperspettrale.
7. Imaging SRS in modalità epi
NOTA: Nello schema di imaging in modalità di trasmissione, l'obiettivo focalizza il laser nel campione, quindi una lente a condensatore dirige il raggio trasmesso a un fotodiodo per il rilevamento del lock-in. Nello schema di imaging in modalità epi, la luce retrodiffusa e depolarizzata dal campione viene raccolta dall'obiettivo di messa a fuoco e isolata utilizzando un divisore di fascio polarizzatore. I fotoni isolati e retrodiffusi vengono inviati a un fotodiodo attraverso una coppia di lenti relè per il rilevamento del lock-in. La Figura 6 illustra lo schema di imaging in modalità epi.
8. Colorazione a falsi colori

Figura 1: Schema della configurazione di imaging SRS a un colore. Costruzione di un microscopio SRS a focalizzazione spettrale in modalità di trasmissione. X e Y rappresentano le uscite ortogonali. Abbreviazioni: SRS = scattering Raman stimolato; DL = linea di ritardo basata su retroriflettore; Div = divisore; FB = buffer di fanout; AT = attenuatore; PS = sfasato; PA = amplificatore di potenza; DCM = specchio dicroico; GM = specchi galvo; EOM = modulatore elettroottico; POM = specchio di prelievo; PBS = divisore di fascio polarizzante, BRC = cristallo birifrangente; QWP = piastra a quarto d'onda; HWP: piastra a semionda; PD = fotodiodo; GR = bacchetta di vetro; BB = Blocco trave; SPF = filtro passa corto; CL = lente di collimazione; BS = lente che cambia dimensione del fascio.

Figura 2: Sovrapposizione temporale rappresentativa. (A) Si vede che i fasci di pompa e di Stokes sono temporalmente sovrapposti sull'oscilloscopio. I cursori dell'oscilloscopio vengono utilizzati per contrassegnare le posizioni temporali della pompa e dei raggi di Stokes. Questa sovrapposizione è soddisfacente come punto di partenza per modificare ulteriormente la sovrapposizione temporale con una fase di ritardo. (B) Soddisfacente profondità di modulazione rappresentativa di una EOM a 20 MHz. (C) Soddisfacente modulazione di impulsi mentre due EOM sono in uso. (D) Modulazione soddisfacente del treno di impulsi dopo l'installazione del cristallo di quarzo birifrangente e della piastra a semionda sul braccio Stokes doppiamente modulato. Abbreviazione: EOM = modulatore elettroottico.

Figura 3: Segnali SRS e di pompa rappresentativi. (A) Segnale di pompa disallineato rilevato nel canale CC. (B) Segnale SRS disallineato rilevato dal fotodiodo. (C) Segnale di pompa centrato soddisfacente nel canale CC. (D) Segnale SRS soddisfacente centrato sul canale CA. Abbreviazione: SRS = scattering Raman stimolato.

Figura 4: Caratterizzazione della risoluzione spettrale. Una funzione gaussiana è stata adattata al picco Raman DMSO di 2.913 cm-1. Il FWHM calcolato ha dato una risoluzione di 15 cm-1 per il sistema. Abbreviazioni: DMSO = dimetilsolfossido; FWHM = Larghezza totale a metà massimo.

Figura 5: Schema della configurazione di imaging SRS a due colori. Costruzione di un microscopio SRS a due colori in modalità di trasmissione. X e Y rappresentano le uscite ortogonali. Abbreviazioni: DL = linea di ritardo basata su retroriflettore; Div = divisore; FB = buffer di fanout; AT = attenuatore; PS = sfasato; PA = amplificatore di potenza; DCM = specchio dicroico; GM = specchi galvo; EOM = modulatore elettroottico; PBS = divisore di fascio polarizzatore; BRC = cristallo birifrangente; QWP = piastra a quarto d'onda; HWP = piastra a semionda; PD = fotodiodo; GR = bacchetta di vetro; BB = Beam Block, SPF = filtro passa-corto; CL = lente di collimazione; POM = specchio di prelievo; BS = lente che cambia dimensione del fascio.

Figura 6: Schema dell'imaging SRS a due colori Epi-mode set-up. Costruzione di un microscopio SRS a due colori in modalità epi. X e Y rappresentano le uscite ortogonali. Abbreviazioni: DL = linea di ritardo basata su retroriflettore; Div = divisore; FB = buffer di fanout; AT = attenuatore; PS = sfasato; PA = amplificatore di potenza; DCM = specchio dicroico; GM = specchi galvo; EOM = modulatore elettroottico; PBS = divisore di fascio polarizzatore; BRC = cristallo birifrangente; QWP = piastra a quarto d'onda; HWP = piastra a semionda; PD = fotodiodo; GR = bacchetta di vetro; BB = Beam Block, BPF = filtro passa-banda; CL = lente di collimazione; POM = specchio di prelievo; BS = lente che cambia la dimensione del fascio.