用于无标记定量分析胶原结构—功能关系的相关性 SHG-AFM 成像工作流程

我们提出了一种用户友好的相关性二次谐波生成（SHG）与原子力显微镜（AFM）成像工作流程，用于定量表征未固定、未标记组织切片中胶原蛋白的纳米力学性质。SHG引导的弹性与分割对齐分析（SHG Aligned Profiling for Elasticity and Segmentation，SHAPES）利用SHG成像引导AFM力映射，实现了无需标记且具有解剖学特异性的感兴趣区域选择，从而促进对纤维状胶原形态及局部刚度的空间分辨表征。与明场或共聚焦对比度引导的AFM映射相比，SHG在无需固定或染色的情况下提高了解剖学特异性，从而能够在同一组织切片上开展后续分析，同时保持结构（SHG）与力学（AFM）数据之间的空间对应关系。对感兴趣区域的快速识别还可降低昂贵AFM探针尖端断裂的风险，从而提高通量并减轻操作者负担。该方法仅依赖于许多用户平台和临床实验室中常见的标准化商业即用型系统，并采用多模态图像配准和解剖学感兴趣区域的自动识别，以整合复杂样品形貌上的SHG与AFM数据集。SHG与AFM图像的配准显著提高了每次测量过程中可用数据集的数量，促进了这些互补模态的转化应用，并架起了纳米力学成像与临床研究实践之间的桥梁。

我们提出了一种用户友好的相关二次谐波产生（SHG）与原子力显微镜（AFM）成像工作流程，用于定量分析未经固定、未标记组织切片中胶原蛋白的纳米力学性质。SHG弹性与分割对齐分析（SHAPES）利用SHG成像引导AFM力映射，实现无需标记且具有解剖学特异性的感兴趣区域选择，从而促进对纤维状胶原形态及局部刚度的空间分辨表征。

与明场或共聚焦衬度引导的AFM映射相比，SHG在无需固定或染色的情况下提高了解剖学特异性，并能够在同一组织切片上进行后续分析，同时保持结构（SHG）数据与力学（AFM）数据之间的空间对应关系。快速识别感兴趣区域还可降低昂贵AFM探针断裂的风险，从而提高通量并减轻操作人员负担。

该方法仅依赖于许多用户设施和临床实验室中常见的标准化商用即用型系统，通过多模态图像共配准和解剖学感兴趣区域的自动识别，实现了在复杂样品形貌条件下对SHG与AFM数据集的整合。SHG与AFM图像的共配准显著提高了每次测量过程中可用数据集的数量，促进了这些互补模态的转化应用，并在纳米力学成像与临床研究实践之间架起了桥梁。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.04.727022v1?rss=1

🏷️ 胶原蛋白 二次谐波成像 原子力显微镜 无标记成像 纳米力学 多模态图像配准