LED正迅速成为生命科学、医疗、工业和科学领域各种应用的首选光源。与激光相比,LED具有许多优点,包括易于使用、成本较低和更全面的光谱覆盖范围。与汞灯和氘灯相比,LED效率更高,使用寿命更长,占地面积更小,并且具有“即时开启”的性能。
1.光谱学Spectroscopy
光谱学是一种非坏性的光学技术,通过将反射光谱或透射光谱与已建立的光谱特征相匹配,来识别和定量样品中的各种化学成分。该技术用途广泛,应用于工业、生命科学、医疗和科学等一系列市场领域。
近红外光谱(NIRS)用于食品和饮料生产、制药制造和聚合物合成等行业的原材料和最终产品的质量控制和无损检测。该技术支持从验收测试到过程控制的所有内容的快速、无损分析。正在开发的小型近红外光谱装置将使消费者能够监测食物中的成分,在超市检查食物的新鲜度,并验证药物质量。
功能近红外光谱(fNIRS)利用近红外光(650-1000 nm)对组织氧合进行无创、连续监测。这项技术最初是为了检测大脑中的血红蛋白变化来评估氧饱和度而开发的。颅骨阻挡可见光,但近红外光可以穿透。早期的研究集中在脑功能测绘上,但fNIRS现在在医学诊断和治疗方面有了应用。随着这些初步努力的成功,研究人员正在使用近红外光谱来评估身体其他部位组织的氧合情况。
在半导体工业中,光谱反射法(380nm - 1050nm)广泛用于薄膜测量和等离子体蚀刻端点控制。该技术可即时准确地提供定量结果。它通常应用于主流制造设置。 半导体工厂的停机时间每小时可能花费100万美元或更多,这使得设备可靠性至关重要。光纤耦合LED的使用寿命可达50,000小时。通过用LED光源取代汞弧灯,制造商可以减少计划外停机时间并保持产量。 NewDEL光纤耦合LED光源在光谱学领域的优势: 可提供两种白光模式,以及连续光源操作模式的选择-手动到完全可编程的遥控器高度可配置,包括脉冲或触发操作
2.光遗传学Optogenetics
光遗传学涉及到利用光来控制细胞和结构,这些细胞和结构已经被基因改造,以加入光敏蛋白。只要用适当的波长照射神经元、细胞,甚至细胞的某个区域,就能被激活。这项技术已经显示出从绘制大脑功能到控制刺激和反应的各种应用前景。最近的光遗传学临床试验正在研究它减轻视力丧失、耳聋、疼痛和其他疾病的能力。自该技术问世不到20年以来,许多顶级医学杂志都将其描述为人类未来的核心技术。
光纤耦合LED是光遗传学领域的优秀光源。它们使研究活的和自由活动的动物对通过可植入导管的光纤传递的单色光刺激的反应成为可能。 NewDEL光纤耦合LED光源在光遗传学领域的优势:用户配置触发器和脉冲宽度来定制应用程序的操作7个窄带模型,从深蓝色到红色光谱区域为常见视蛋白
3.光动力疗法Photodynamic Therapy (PDT)
在PDT中,光激活一种药物,这种药物优先集中在肿瘤组织中,引发光化学反应,杀死癌细胞。药物可以通过输注或局部应用。因为这个过程需要在有氧气的情况下进行,所以最初的调查主要集中在皮肤癌上。内窥镜检查和光纤耦合光源使得这项技术可以应用于喉部、食道、气道、肺部甚至内部组织的肿瘤。
光源的输出特性是成功的关键。每种PDT药物都有一个特定的激活波段。由于光在组织中的穿透深度是波长的函数,因此也可以选择激发波长来针对不同的层-表面病变的蓝光和表面下生长的红色/近红外光。在破坏肿瘤细胞的同时保持健康组织不受损害是一种需要可变辐射功率的平衡行为,因此光源必须具有良好的调光特性。 NewDEL光纤耦合LED光源在光动力疗法领域的优势:窄带信号源的广泛选择脉宽调制(PWM)调光完全控制辐射功率没有波长漂移 4. 荧光引导手术Fluorescence Guided Surgery 在癌症手术中完全切除恶性细胞大大提高了患者的存活率,但将癌细胞与健康组织区分开来是极具挑战性的。荧光引导手术(FGS)为外科医生提供了一种强大的工具,可以清晰地观察肿瘤边缘,从而最大限度地去除残留的癌细胞。在FGS中,特别设计的荧光团优先在肿瘤中积聚。当用适当波长的光激发时,这些材料发出荧光,以对比的伪色实时显示肿瘤和其他结构。这支持更完整的肿瘤切除和更好的患者预后。
大多数FGS荧光团被650-810 nm光谱范围内的单色光激发。那些具有近红外照明的荧光特别有效,因为更大的穿透深度可以显示地下生长。此外,一些临床批准的染料被紫色(405 nm)和青色(490 nm)输出激发。由于短波长的穿透深度有限,这些材料通常应用于表面病变。 传统上,荧光成像系统包含激光,这可能是昂贵的,复杂的,而且往往喜怒无常。光纤耦合LED在这种应用中的优势首先是坚固性——当生命受到威胁时,系统不会失败。LED足够坚固,可以承受在医院环境中移动时的冲击和振动。光纤耦合LED结合了高辐射功率、窄带输出和低成本的紧凑外形。后一种特性对于在手术台上使用的系统尤其重要,因为手术台上的空间总是很宝贵的。它们的长寿命也使它们对注重成本的医疗保健组织具有吸引力。 NewDEL光纤耦合LED光源在荧光引导手术领域的优势: ·各种直径纤维的最大输出功率 ·完全可配置的脉冲宽度 ·脉宽调制(PWM)调光完全控制辐射功率没有波长漂移
5.荧光激发Fluorescent Excitation
当光激发光活性物质时,就会产生荧光。通常,该材料吸收高能量(波长较短)的光子并发射低能量(波长较长)的光子。发射自发发生,产生非相干输出。 荧光在生命科学中用于通过用特定颜色的光刺激荧光材料来无损地跟踪或分析生物分子。细胞中的一些蛋白质或小分子是天然荧光的。或者,分子可以用外部荧光团(一种荧光染料)“标记”。 荧光激发和生命科学有两种常见的应用: 荧光显微镜已成为细胞生物学和医学诊断的重要工具。例如,在免疫荧光中,与特定类型的细胞、结构或蛋白质结合的抗体被荧光团标记。当样品暴露在抗体中,然后用适当波长的光照射,任何标记的细胞或材料都会发出荧光,产生高分辨率的图像。研究人员将该技术应用于可视化组织、细胞、单个细胞器和细胞内大分子组装的动态。医疗保健专业人员使用图像来检测某些病原体或某些自身免疫性疾病的细胞或蛋白质特征。
荧光成像是一种非侵入性技术,应用荧光来帮助可视化发生在生物体中的生物过程。荧光成像技术包括实时聚合酶链反应(PCR)和western blot成像。实时聚合酶链反应使用荧光染料检测核酸用于诊断目的。一个重要的应用是临床检测病毒、癌症和人类基因异常。Western blotting使鉴定蛋白质混合物中的特定蛋白质分子成为可能。它提供有关蛋白质的存在、大小甚至相对浓度的信息。 光纤耦合LED为汞蒸气弧光灯提供了很好的替代品,由于环境原因,汞蒸气弧光灯开始被淘汰。光纤耦合LED可以产生高辐射功率,可以控制变暗,以最大限度地提高信号,同时防止样品损坏。汞蒸气灯通常由外部转换器调制,这增加了尺寸、复杂性和故障点。光纤耦合LED是电子调制的,使它们能够实现更高的频率,同时消除了剪切器的缺点。LED光源的小尺寸适用于国产或OEM台式分析仪。最后,在停机时间、更换灯泡和维护方面,长寿命降低了操作成本。 NewDEL光纤耦合LED光源在荧光激发领域的优势: ·17种窄带型号 ·高辐射功率,支持广角成像
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