超解析結構光源

Enli Tech 超解析結構光源為使用者提供傳統視野照明無法達成的時空精密調整功能，如光遺傳學(Optogenetics)、光活化(Photoactivation)、解旋(Uncaging)、光刺激(Photostimulation)、光生理學(Optophysiology)、光漂白(Photobleaching)以及傳感器感光單元串音效應(Cross talk) 等主動照明應用的理想光源。

▲超解析結構光源是主動照明應用的理想光源，提供時空精密調整功能

Enli Tech 超解析結構光源結合顯微鏡使用，實現使用者精準調變照明光源空間、時間和光譜特性的想像，讓複雜圖案光束高速照映在樣品上，達成次細胞尺度的局部精細照明需求，快速推進照明光束高精確時空調變特性需求的光遺傳學研究與技術發展；結構光源藉由傳遞不同顏色及高時空解析調變的優勢，精準的刺激/抑制神經元細胞的電訊號傳遞行為，甚至結合免疫技術達到活化/抑制細胞內蛋白質的調控，從而實現單細胞、多細胞、蛋白質等高複雜性神經迴路和細胞訊息傳遞的功能研究及應用。

▲光遺傳學(Optogenetics)-結構光源藉由傳遞不同顏色及高時空解析調變的優勢，精準的刺激/抑制神經元細胞的電訊號傳遞行為

● 實現任意形狀、大小與複雜光強分佈的照明光罩

● 高精確性空間照明，避免非目標樣本受到照射/刺激

● 具備無時差照明特性，可同時刺激／照明任意區域與數量

● 同時提供樣品無光環境與光照射(刺激)環境

● 高空間及時間控制特性，讓自動化高複雜性動態照明成為可能

● 高速（120Hz）圖樣變化與照映，滿足生物需求

● 多色光源，可同時進行激發/抑制、光漂白/活化和解旋

● 相容多種光源類型，如雷射、發光二極體、汞燈、鹵素燈

● 高使用壽命與低維護成本

● 建構於LabView儀控程式平台上，容易操作也便於整合

光焱科技突破光學極限，為了克服並解決產業界及研究學者對於量測三維微結構的需求，開發出三維超解析影像演算技術，整合超解析結構光源時空調控之特性，以及高速奈米移控同步系統，打造可應用於工程工業及生醫生技領域的全方位Enli Tech SIM超高解析顯微鏡。

超高解析顯微鏡內建不同的三維超解析影像演算技術，依據生物與非生物樣品表面不同的光學特性進行三維影像的運算與重建，可應用的領域如下：

工程工業領域：半導體/材料製程/生物醫材應用

● IC晶片內微機電製程的三維結構(半導體)

● 鈣鈦礦鍍膜三維結構(材料製程)

● LED發光晶片電極三維結構(材料製程)

● 太陽能電池電極三維結構(材料製程)

● 生物微流道晶片三維結構(生物醫材)

生醫生技領域：生醫/生技/醫療應用

● 幹細胞與癌細胞基礎研究(三維螢光與細胞膜三維結構)

● 化學與物理性刺激抗癌療效研究(三維螢光與細胞膜三維結構)

● 癌細胞轉移控制與抑制研究(三維螢光與細胞膜三維結構)

● 遺傳調控與基因研究(三維螢光與細胞膜三維結構)

● 精準醫療(三維螢光與細胞膜三維結構)

超 解  析 結 構 光 源 於 鈣 鈦 礦 鍍 膜 之 應 用

誕生於19世紀量子點研究的鈣鈦礦，在科學家混摻各種有機無機材料的研究下，發現混摻不同有機無機材料的鈣鈦礦薄膜，具有許多優異的特性，並在近幾年中加速許多重要光電應用的推進，例如鈣鈦礦薄膜應用於太陽能電池，不僅光電轉換效率直逼矽晶材料，更提供了較低的製程成本；鈣鈦礦薄膜也被應用在發光二極體製作應用中，藉由鈣鈦礦薄膜中摻混的不同比例鹵素材料，讓PeLED的發光波長涵蓋了從綠光到近紅外光的範圍；有機無機鈣鈦礦薄膜高光學增益特性也被投入雷射製作的領域，可作為雷射的增益介質或是雷射共振腔；更有科學家嘗試將鈣鈦礦薄膜應用於半導體記憶體領域中。

鈣鈦礦薄膜令人驚艷的地方在於，鈣鈦礦與不同種類不同比例的有機無機材料混摻製作後，鈣鈦礦薄膜能呈現出不同的光電特性，同時也導致鈣鈦礦薄膜晶粒微結構的相異，因此量化鈣鈦礦薄膜上晶粒微結構的尺寸，如下圖所示，對於科學家研究鈣鈦礦薄膜成份比例與光電特性是非常重要的，不僅能讓科學家連結鈣鈦礦薄膜成份比例、晶粒微結構尺寸與光電特性變數之間的關係和影響，更提供量化的結果幫助科學家用數字化迴朔調整鈣鈦礦薄膜成份比例，而不需要等到花費需多的時間與資源將樣品製作完成後，才能測試其光電特性來修正該如何調整鈣鈦礦薄膜製作的成份比例。

鈣鈦礦薄膜晶粒三維微結構量化：

能提供科學家量化的科學數值更清楚了解薄膜成份比例與光電特性變數之間的關係和影響，幫助科學家用數字化結果迴朔調整鈣鈦礦薄膜成份比例，節省許多後端製程時間與資源的浪費。

目前能提供鈣鈦礦薄膜晶粒三維微結構量化的工具有掃描式電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)與超高解析顯微鏡(SIM)，其優缺點如下：

建構於超解析結構光源的超高解析顯微鏡(SIM)是上述工具中CP值最高最適合使用者用來量化鈣鈦礦薄膜晶粒的三維微結構，超高解析顯微鏡(SIM)更能提供掃描式電子顯微鏡(SEM)與原子力顯微鏡(AFM)無法提供的螢光影像，由於鈣鈦礦薄膜晶粒內部的缺陷，會表徵在螢光的強度上，因此螢光影像能顯現出鈣鈦礦薄膜晶粒內部缺陷並作為區域缺陷研究與工藝改善的指引。在使用上超高解析顯微鏡(SIM)不需要負擔天價的設備費用、維護與耗材費用，也不需要進行樣品檢測的前置處理，更不用擔心樣品在量測過程中因高能電子束的照射，而受到的內部損害與表層的物理性破壞。

▲ 鈣鈦礦薄膜螢光影像：超高解析顯微鏡(SIM)更能提供SEM與AFM無法提供的螢光影像

活體細胞的研究對於疾病的檢測與醫療技術的進步是非常重要的，傳統的生醫技術與研究流程如下：

Step 1. 細胞株培養 --> Step 2. 施加化學（如藥物、生長激素等）或物理（如光、電、液壓等）刺激 --> Step 3. 收集大量實驗組細胞與對照組細胞 --> Step 4. 分離細胞蛋白質 --> Step 5. 比對外加刺激與細胞蛋白質濃度的差異與變化。

然而細胞受到外界（環境）刺激後，會產生相對應變化的不只有蛋白質濃度，同時也會表徵在細胞膜形貌的變化，細胞膜是細胞最大且重要的結構，因此科學家若能獲得量化的細胞膜形貌變化數值，如下圖，就能串連起外界（環境）刺激、細胞膜形貌數值變化與細胞行為反應現象之間的關係和影響，更能藉由量化的細胞膜形貌數據變化迴朔調整施加的刺激種類或是刺激程度，從而節省傳統流程中需大量培養並收集對照組與實驗組細胞(Step 3)，再使用生技設備分離細胞蛋白質(Step 4)後，比對外加刺激與蛋白質濃度的變化(Step 5)，經過漫長的時間與步驟後才能推測該如何調整施加的刺激，這一系列繁瑣的流程不僅耗費大量的時間與資源，且在執行的過程中更存在樣品遭受汙染的高風險。

● 細胞膜形貌數值量化：提供科學家科學數值，清楚呈現施加的刺激程度與細胞反應現象之間的關係和影響，幫助科學家用數字化結果迴朔調整外加的刺激種類或是刺激程度，節省許多傳統生物流程所花費的時間與資源浪費。

傳統細胞膜形貌影像需用螢光分子染色細胞膜，再量測重建細胞膜的三維形貌，但文獻指出經過螢光分子染色後的細胞其活性、行為與反應皆與正常培養之細胞有所差異，因此若能不經由螢光分子染色，而取得細胞膜形貌數值，就能呈現較接近自然的細胞反應與行為。目前不經螢光染色而能提供細胞膜形貌數值量化的工具有掃描式電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)與超高解析顯微鏡(SIM)，其優缺點如下：

建構於超解析結構光源的超高解析顯微鏡(SIM)是上述工具中CP值最高且最適合用來量化活體細胞膜形貌結構的工具，超高解析顯微鏡(SIM)能模擬活體細胞樣品培養的環境，提供活體細胞膜的三維形貌結構，作為細胞反應研究與外加刺激調控的指引。使用過程中超高解析顯微鏡(SIM)不需要負擔天價的設備費用、維護與耗材費用，也不需要進行樣品檢測的前置處理，更不用擔心樣品在量測過程中因高能電子束的照射，而受到的內部與表層的傷害。

● 活體神經細胞膜形貌量化：超高解析顯微鏡(SIM)能在外加高功率雷射點光源刺激的環境下，捕捉活體細胞膜隨時間改變的三維形貌結構的變化。