通过光学光热红外光谱学检测哺乳动物组织中未标记的聚钢微型和纳米塑料的检测

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 频谱学是一种光谱学.
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 微型和纳米塑料 (MNP) 构成环境和健康风险.
• 在像哺乳动物组织这样的复杂生物矩阵中检测MNP是具有挑战性的.
• 传统的红外光谱方法对小型MNP缺乏分辨率.

研究的目的:

• 评估光学光热红外光谱学 (O-PTIR) 用于在哺乳动物组织中无标签,非破坏性检测MNP.
• 评估O-PTIR的空间分辨率限制,用于200 nm以下的MNP.
• 为了比较O-PTIR性能与传统的富里埃变换红外光谱 (FTIR).

主要方法:

• 使用O-PTIR (也称为中红外光热显微镜) 进行成像.
• 采用了体外3D细胞培养 (HTC116) 和体内小鼠组织模型.
• 使用球形聚乙烯颗粒作为分辨率和光谱质量评估的模型系统.
• 使用机器学习算法实现半自动图像分析.

主要成果:

• 在小鼠脏组织中,O-PTIR成功成像了个别的200nm聚乙烯颗粒.
• 与传统的FTIR光谱相比,O-PTIR显示出更高的空间分辨率.
• 机器学习加速了MNP检测,提高了吞吐量并减少了错误.
• 高质量,没有文物的光谱图像是以无接触的方式获得的.

结论:

• O-PTIR是一种高效的技术,用于检测复杂的生物组织中的小型MNP.
• 在MNP分析中,O-PTIR在分辨率和信号噪声比率方面明显优于传统的红外光谱学.
• O-PTIR和机器学习的结合为生物医学研究中MNP检测提供了一个强大的,高效的方法.