MW显微镜载物台和生物、化学传感器应用结合

时间：2022-08-26

德国Marzhauser Wetzlar公司的MW显微镜电动平台具有大行程和高精准度的特点，应用于各种科研实验中，它是显微镜实验中不可或缺的一部分。这篇文章介绍了Marzhauser显微镜电动平台在生物和化学传感器中的应用。

MW显微镜载物台在生物医学传感器中的应用

MDPI的一篇文章报道了MW显微镜自动平台在生物医学传感器中的应用，文章名为Tak, Y.-O.; Park, A.; Choi, J.; Eom, J.; Kwon, H.-S.; Eom, J.B. Simple Shading Correction Method for Brightfield Whole Slide Imaging. Sensors 2020, 20, 3084.

光州科学技术学院（Gwangju Institute of Science and Technology）发表的这篇文章的中文标题可以翻译为：明场全玻片成像的简单阴影校正方法。整张载玻片成像 (WSI) 是指创建整张载玻片的高分辨率数字图像的过程。由于数字图像通常是通过拼接从不同视场获取的图像序列来产生的，图像的视觉质量可能会由于阴影失真而降低，这会在图像上产生黑色格子图案。提出了一种明场 WSI 的阴影校正方法，该方法简单但鲁棒，不仅可以抵抗由灰尘和气泡斑点引起的典型图像伪影，还可以抵抗固定模式噪声或均匀照明下像素值的空间变化。所提出的方法主要包括两个步骤。第一步从一堆输入图像序列中构建阴影失真模型的候选者。第二步从候选中选择较优模型。这篇文章将介绍一种更加**的方法。

自主开发的WSI设备的设置示意图如图1所示。该设备包括四个模块：将明场光投射到样品上的科勒照明、沿 x 和 y 轴移动样品的电动 XY 载物台、用于调整物镜焦点的压电载物台和用于采集样品的相机模块图片。我们使用一个光源、两个透镜（L1 和 L2）和一个聚光透镜 (CL) 建立了科勒照明，以产生均匀的照明并确保光源在获取的图像中不可见。光源是白色发光二极管 (LED) (MNWHL4, Thorlabs, Newton, NJ, USA)。一个 40×0.75NA 物镜（MRH00401，Nikon，Tokyo，Japan）和管透镜（TTL200，Thorlabs，Newton，NJ，USA）位于聚光镜和相机之间，以将样品的放大图像投射到传感器平面上相机。

使用像素大小为7μm的相机（CP80-4-C500，Optronis，Kehl，Germany）获取样品的图像。用于调整物镜焦平面的压电平台（PD72Z4CAQ，Physik Instrumente (PI)，Karlsruhe，Germany）用于相机获取聚焦图像；MW显微镜载物台（SCAN 75×50, Märzhäuser Wetzlar, Germany)，沿 x 和 y 轴移动载玻片，用于扫描整个载玻片。实验中使用的相机图像大小为2304×1720像素，FOV为400µm×300微米。相机、电动 XY 载物台和压电载物台由自主开发的软件控制，自动生成数字幻灯片图像，该软件在具有 32 GB 内存的 Intel Core i7-4790 CPU 上执行。

Marzhauser显微镜电动平台在生物传感器和生物电子器件中的研究

MDPI的一篇文章报道了MarzhauserWetzlar显微镜电动平台在生物传感器和生物电子器件中的研究，文章名为Petrovszki, D.; Krekic, S.; Valkai, S.; Heiner, Z.; Dér, A. All-Optical Switching Demonstrated with Photoactive Yellow Protein Films. Biosensors 2021, 11, 432.

塞格德大学（University of Szeged）发表的这篇文章的中文标题可以翻译为：用光敏黄色蛋白质薄膜演示全光开关。集成光学 (IO)是光子学领域，专注于制造与集成电子产品类似的电路，但在光学基础上工作以建立更快的数据传输和处理方式。目前，IO的较大任务是寻找或制造具有适当非线性光学特性的材料，以作为IO电路中的有源元件。较近有人提出在 IO 中使用生物材料，为此研究的**种材料是蛋白质细菌视紫红质。然而，从那时起，其他蛋白质也被考虑在内，例如光敏黄色蛋白 (PYP)。在我们目前的工作中，我们**直接展示了PYP薄膜与IO Mach-Zehnder干涉仪 (MZI) 相结合的全光切换能力。通过利用PYP反应循环中的光反应，我们还展示了激发光束的组合如何引入额外的自由度来控制设备的操作。根据我们的结果，我们讨论了如何在未来的IO应用程序中利用PYP的特殊优势。

实验装置的示意图如上所示。作为测量光（称为探测光），我们使用绿色激光二极管（532nm，50mW，Roithner，Wien，Austria），通过单模光纤（S630）耦合到单模MZI内部-HP，Thorlabs GmbH，德国吕贝克）。使用MW显微镜自动平台（DC-3K，Märzhäuser Wetzlar，Germany）将光纤定位到 MZI 的输入端，并使用光敏聚合物胶（OP-66-LS，Dymax Europe GmbH，Wiesbaden，德国）。使用相同的方法将光从设备中耦合出来。在干燥之前，将PYP-甘油混合物的储备溶液移液到干涉仪的两个臂上，以约1mm的直径贴片。为了激发和控制PYP光循环，我们使用了两种不同的连续激光束（445nm、4/44mW和405 nm、21.7mW在样品处）。激发的持续时间在2到14秒之间变化。PYP薄膜沉积在MZI的两个臂上，但一次只有一个臂被激发。为了调整MZI的偏置点，加热丝的电压在0-4.6V之间变化。

为了测量 MZI 的传输特性，将其输出耦合到光纤，将测量光引导到光电倍增管（H5783-01，Hamamatsu，日本），信号从该光电倍增管传输到数字示波器（LeCroy）并由其记录9310-L, LeCroy, Chestnut Ridge, NY, USA)。电热丝上的电压由可变直流电源（VLP 2403pro, Konrad Electronics, Hirschau, Germany）控制。在每次测量期间，环境温度保持在 23°C，相对湿度为 33%。

MW显微镜电动平台在光学化学传感器和生物传感器中的应用

MDPI的一篇文章报道了MW显微镜电动平台在光学化学传感器和生物传感器中的应用，文章名为Faglia, G.; Ferroni, M.; Dang, T.T.L.; Donarelli, M.; Rigoni, F.; Baratto, C. Vertically Coupling ZnO Nanorods onto MoS2 Flakes for Optical Gas Sensing. Chemosensors 2020, 8, 19.

布雷西亚大学（Università degli Studi di Brescia）发表的这篇文章的中文标题可以翻译为：将ZnO纳米棒垂直耦合到MoS₂薄片上用于光学气体传感。由层状一维 (1D) 和二维 (2D) 材料组成的混合结构通过建立具有多功能层状结构的异质结开辟了新的视角和机会，并导致了引人入胜的基本现象和先进器件。我们成功地通过磁控溅射在通过剥离获得的二维 MoS 2薄片上沉积了垂直排列的一维 ZnO 纳米棒，保留了二维材料的结构。对混合结构的光致发光 (PL) 光学特性进行了评估，以开发非接触式光学化学传感器。

PL 和拉曼光谱是使用来自 Horiba 的模块化微拉曼共聚焦系统收集的，该系统配备单个光栅单色器和 Peltier 冷却电荷耦合器件相机。作为激发源，我们采用了 325 nm (PL)/442 nm (Raman) 波长的 Kimmon IK5451RE 固态激光器，标称功率为 10 mW/50 mW。平凸透镜（焦距 100 mm）和一组 UV 中性密度滤光片降低了样品上的功率密度，以避免光漂白以及激光线上的干涉滤光片和信号上的边缘滤光片。垂直于样品采集光谱。样品安装在MW显微镜电动平台 Märzhäuser Wetzlar Tango 3 模型上，允许步长为 100 nm。对于拉曼光谱，我们采用了 100X 物镜和 1800 l/mm 光栅。

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