用于生物发光、发光衰减及化学判别测量的开源激发分辨紫外—近红外成像平台

多光谱成像是化学成像的基石，生物发光、荧光和磷光成像支撑着大量临床前研究和分析化学测量。然而，传统实现通常为专有系统、成本高昂，并且通过宽带光源的反射来分辨光谱信息，而无法控制激发光谱。这种架构无法分离依赖激发条件的光物理过程。相较之下，通过顺序分辨的窄带激发并在单个宽带敏感相机上进行检测的光谱判别方式，能够实现传统宽带方法无法获得的激发依赖性荧光、磷光和反射率测量。 我们介绍了 AURORA-MSI，这是一种开源多光谱平台，其架构对上述传统方式进行了反转：系统配备十四个覆盖 367–940 nm 的窄带 LED、一个由 120 个元件构成且具有八个可独立寻址方位扇区的环形照明环，以及一台热电制冷单色 CMOS 相机。辐射定标、空间均匀性映射和相机噪声表征共同建立了其定量测量基础。 在生物发光成像中，AURORA-MSI 在经校准的组织模拟小鼠体模中，对光源的定位能力与商用 Revvity IVIS Spectrum 相当；在一组梯度稀释实验中检测到了表达荧光素酶的 HSJD-GBM1-001 胶质母细胞瘤细胞，尽管在最低密度下重复间一致性有所降低；并且对完整发光矮牵牛（Petunia hybrida）中无需底物的真菌通路发射进行了成像，以上均无需光子计数仪器。对六种无机磷光体进行的、持续 33 分钟的时间分辨磷光衰减成像表明，在早期时间段内三指数模型已足够拟合，而在更长时间尺度上则更适合采用寿命分布模型。 从全部十四个激发波段中提取的多光谱图像纹理特征，能够区分十种具有不同化学组成的药物和家用粉末，并且在两个案例中还能区分同一种化合物的不同制剂形式。通过对十五种矿物标本进行双激发荧光指纹分析，以及利用紫外和近红外穿透深度差异开展波长选择性植物组织成像，我们进一步证明了该平台在这些应用范围之外的通用性。激发端光谱编码能够实现检测端系统在不可控宽带照明条件下无法分离的光物理测量，而制冷相机架构则无需光子计数仪器即可支持弱信号成像模态。

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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.30.741847v1?rss=1

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