氧气是生命的关键分子，为了了解生态系统动态，详细追踪氧气的运行方式非常重要。长期以来，人们一直使用发光染料的光学传感器来绘制海洋系统中的氧气水平。氧气会缩短染料的磷光寿命，从而指示氧气浓度。

然而，到目前为止，对发光寿命进行成像需要昂贵的专用设备，这使得该技术无法适用于许多研究和工业应用。

马克斯普朗克海洋微生物研究所、莱布尼茨波罗的海研究所和哥本哈根大学的联合研究小组与国际合作伙伴合作，开发出了一种对发光信号寿命进行成像的开创性方法。

这项突破性技术可以实现高速发光寿命测量，从而改变依赖光学传感和化学成像的领域。该研究成果发表在《ACS Sensors》杂志上。

让发光寿命测量普及到大众

“我们的新集成方法简化了这些测量，使研究人员能够使用标准摄像系统确定发光寿命，”在德国不来梅的马克斯普朗克海洋微生物研究所和瓦尔内明德的莱布尼茨波罗的海研究所进行研究的 Soeren Ahmerkamp 解释道。

通过一种称为跨帧技术将短光爆发与精确的相机定时同步，可以捕捉到两幅图像。一幅记录初始光爆发，另一幅测量初始光爆发和持续时间较长的发光余辉。

这些图像之间的差异揭示了积分的发光寿命，并在低于一毫秒的时间尺度上提供了详细而准确的读数。

丹麦哥本哈根大学的 Michael Kühl 表示：“我们提供了一种更容易测量发光寿命的方法来测量发光寿命，这通常被认为是光学传感的黄金标准。”

“通过采用最初为高速流量测量开发的跨帧技术，我们创建了一种可与各种市售相机一起使用的技术。这将使更广泛的实验室能够进行高分辨率寿命成像。”

这种用于成像发光染料寿命的新方法的设置基于跨框架技术，易于实施。图片来源：Soeren Ahmerkamp，马克斯普朗克海洋微生物研究所

释放化学成像的新可能性

轻松、快速地测量发光寿命的能力为化学成像开辟了新的可能性。研究人员现在可以以更高的时间和空间精度记录氧气动态。

Ahmerkamp 说：“我们在百分之一秒的时间内追踪了藻类周围的氧气动态，并直观地展示了耗氧颗粒如何在水中移动，从而展示了该方法的实用性。”

“综合发光衰减法可用于更深入地了解海洋环境中氧气的变化，从微粒规模到整个生态系统。”

加快科学和工业发现的步伐

这种新方法可以促进环境和生物医学科学与工程领域中更多的发光寿命成像应用。通过使高精度测量更加容易实现，它可以促进新的实验方法，从而加快这些领域的发现速度。

Ahmerkamp 补充道：“我们的目标是让强大的分析工具普及化。我们相信这种方法将使研究人员能够比以往更加轻松灵活地探索复杂的化学相互作用。”