在生物医疗领域的传统微生物代谢研究中，同位素标记法常被用于探讨细胞或细菌特定的代谢过程。通过同位素对生物大分子化学振动的影响，科研人员利用红外光谱成像技术对标记的微生物或细胞进行检测。然而，常规红外技术的分辨率有限，使得研究大多只能停留在细胞群落层面，而难以深入至单个细胞。新型光学光热红外（O-PTIR）化学成像技术的问世为此领域带来了重大突破。该技术显著提升了传统红外成像的空间分辨率，能够在亚微米空间尺度下，依据化学特征对不同物质进行精准成像。从而，使科研人员不仅能够对同位素标记的微生物进行红外波谱分析，还能深入研究单个微生物或细胞的化学特征，为微生物单细胞代谢研究提供了更为丰富和详尽的信息。

美国PSC公司研发的高分辨化学成像显微镜——mIRage，大幅扩展了光学显微镜在生物医疗领域的应用。该设备基于新型O-PTIR技术，能够对物质的分子结构进行详细的化学成像，解决了传统化学成像低分辨率的问题，其成像分辨率可达500nm，可在亚微米尺度上对单个细胞和微生物内部的同位素标记物进行成像与波谱分析。此外，该系统还具备拉曼波谱功能，使得科研人员能够对同一样品进行红外/拉曼的共定位分析，为微生物代谢组学、药物研发等生物医疗研究提供了全新的技术手段。

mIRage在单细胞水平上的应用展现了其强大的能力。英国利物浦大学Roy Goodacre教授的研究中，利用mIRage显微镜成功揭示了细菌代谢过程中同位素标记化合物的吸收行为，探讨了细菌群落及微生物间相互作用的机理，为微生物代谢研究开辟了新的途径。

mIRage还帮助科研团队通过氘同位素标记在单细胞水平上快速识别抗生素耐药性，采用非破坏性的O-PTIR化学成像技术，结合氘同位素探测与多元统计分析，有效检测尿路致病大肠杆菌中的抗生素耐药性。这一研究表明，mIRage为单细胞水平的检测提供了高效和精准的工具，能够迅速区分抗药性菌株并探索其代谢特点。

此外，mIRage也在研究单细胞水平的碳-氘动力学及同位素光谱偏移方面取得了显著进展。科研团队使用多种重稳定同位素组合，通过O-PTIR技术在单细胞层面探讨同位素对生物分子振动峰的影响。这表明mIRage是一种监测细胞内同位素标记的有效工具，能够提供详尽的分子信息。

综上所述，mIRage显现出对单个微生物内同位素标记物质的高分辨化学成像能力，意味着其能够精准捕捉同位素药物在单个细胞的摄入过程。面对细胞内多种同位素的复杂背景，mIRage也具备特异性表征的能力，提供特定物质的分布及化学变化信息。

凭借其卓越性能，mIRage在微生物代谢组学、药物代谢等生物医疗领域拥有广阔的应用潜力，为科研人员提供独特的数据视角和精准的信息支持。与此同时，作为一款集荧光、红外与拉曼技术于一体的先进化学成像显微镜，mIRage在环境微塑料、高分子材料、半导体、生命科学等多个领域也展现了其强大的应用能力。

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