Abstract

We present a fast and flexible fluorescence lifetime imaging microscopy which uses a two-dimensional acousto-optic deflector to achieve fast beam scanning across the sample and provides random access to the regions of interests (ROI). Experimental results using standard fluorescent dye and biological samples show that this system can make addressable fluorescence lifetime measurements and perform fast and flexible fluorescence lifetime imaging particularly to the discontinuous ROI in the sample.

© 2013 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
    [CrossRef]
  2. A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
    [CrossRef]
  3. K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
    [CrossRef]
  4. S. Kumar, C. Dunsby, P. A. De Beule, D. M. Owen, U. Anand, P. M. Lanigan, R. K. Benninger, D. M. Davis, M. A. Neil, P. Anand, C. Benham, A. Naylor, and P. M. French, Opt. Express 15, 12548 (2007).
    [CrossRef]
  5. W. Becker, J. Microsc. 247, 119 (2012).
    [CrossRef]
  6. V. Katsoulidou, A. Bergmann, and W. Becker, Proc. SPIE 6771, 67710B (2007).
    [CrossRef]
  7. D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
    [CrossRef]
  8. F. A. Rosell, J. Opt. Soc. Am. A 50, 521 (1960).
    [CrossRef]
  9. N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
    [CrossRef]
  10. C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
    [CrossRef]
  11. X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).
  12. A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
    [CrossRef]
  13. V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
    [CrossRef]
  14. R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
    [CrossRef]
  15. X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
    [CrossRef]
  16. P. A. Kirkby, K. M. N. Srinivas Nadella, and R. A. Silver, Opt. Express 18, 13720 (2010).
    [CrossRef]
  17. Y. Shao, W. Qin, H. Liu, J. Qu, X. Peng, H. Niu, and B. Z. Gao, Opt. Lett. 37, 2532 (2012).
    [CrossRef]
  18. M. A. Digman and E. Gratton, Microsc. Res. Tech. 72, 323 (2009).
    [CrossRef]

2012 (3)

W. Becker, J. Microsc. 247, 119 (2012).
[CrossRef]

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Y. Shao, W. Qin, H. Liu, J. Qu, X. Peng, H. Niu, and B. Z. Gao, Opt. Lett. 37, 2532 (2012).
[CrossRef]

2011 (1)

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

2010 (1)

2009 (2)

M. A. Digman and E. Gratton, Microsc. Res. Tech. 72, 323 (2009).
[CrossRef]

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

2007 (2)

2006 (3)

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

2003 (3)

H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
[CrossRef]

A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
[CrossRef]

V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

1997 (1)

A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
[CrossRef]

1960 (1)

F. A. Rosell, J. Opt. Soc. Am. A 50, 521 (1960).
[CrossRef]

Agronskaia, A. V.

A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
[CrossRef]

Allison, A.

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

Anand, P.

Anand, U.

Becker, W.

W. Becker, J. Microsc. 247, 119 (2012).
[CrossRef]

V. Katsoulidou, A. Bergmann, and W. Becker, Proc. SPIE 6771, 67710B (2007).
[CrossRef]

Benham, C.

Benninger, R. K.

Bergmann, A.

V. Katsoulidou, A. Bergmann, and W. Becker, Proc. SPIE 6771, 67710B (2007).
[CrossRef]

Bourdieu, L.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Bullen, A.

A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
[CrossRef]

Campbell, D.

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

Chatenay, D.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Chen, W. R.

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

Chung, E.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Cook, D. C.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Davis, D. M.

De Beule, P. A.

Dieudonné, S.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Digman, M. A.

M. A. Digman and E. Gratton, Microsc. Res. Tech. 72, 323 (2009).
[CrossRef]

DiMarzio, C. A.

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

Dunsby, C.

Eastman, Z.

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

French, P. M.

French, P. M. W.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Fukumura, D.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Gao, B. Z.

Gerritsen, H C

A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
[CrossRef]

Gratton, E.

M. A. Digman and E. Gratton, Microsc. Res. Tech. 72, 323 (2009).
[CrossRef]

Gruionu, G.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Guerrera, S. A.

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

Han, X.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Herman, P.

H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
[CrossRef]

Hungerford, G.

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

Iyer, V.

V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
[CrossRef]

Jain, R. K.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Katsoulidou, V.

V. Katsoulidou, A. Bergmann, and W. Becker, Proc. SPIE 6771, 67710B (2007).
[CrossRef]

Kirkby, P. A.

Kirkpatrick, N. D.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Kremer, Y.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Krichevsky, O.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Kumar, S.

Lakowicz, J. R.

H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
[CrossRef]

Lanigan, P. M.

Léger, J.-F.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Lévêque-Fort, S.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Liao, S.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Lin, H. J.

H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
[CrossRef]

Liu, H.

Losavio, B. E.

V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
[CrossRef]

Luo, Q.

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

Lv, X.

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

McLoskey, D.

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

Munn, L. L.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Naylor, A.

Neil, M. A.

Niu, H.

Owen, D. M.

Padera, T. P.

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

Patel, S. S.

A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
[CrossRef]

Peng, X.

Phillips, D.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Qin, W.

Qu, J.

Rosell, F. A.

F. A. Rosell, J. Opt. Soc. Am. A 50, 521 (1960).
[CrossRef]

Saggau, P.

V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
[CrossRef]

A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
[CrossRef]

Salomé, R.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Shao, Y.

Siegel, J.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Silver, R. A.

Srinivas Nadella, K. M. N.

Suhling, K.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Tertoolen, L.

A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
[CrossRef]

Warger, C W.

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

Webb, S. E. D.

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Wyart, C.

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

Zeng, S.

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

Zhan, C.

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

Zhang, H.

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

Acta Optica Sinica (1)

X. Lv, C. Zhan, H. Zhang, Q. Luo, W. R. Chen, and S. Zeng, Acta Optica Sinica 26, 1823 (2006).

Biophys. J. (2)

A. Bullen, S. S. Patel, and P. Saggau, Biophys. J. 73, 477 (1997).
[CrossRef]

K. Suhling, J. Siegel, D. Phillips, P. M. W. French, S. Lévêque-Fort, S. E. D. Webb, and D. M. Davis, Biophys. J. 83, 3589 (2002).
[CrossRef]

Cytom. A (1)

H. J. Lin, P. Herman, and J. R. Lakowicz, Cytom. A 52, 77 (2003).
[CrossRef]

IntraVital (1)

N. D. Kirkpatrick, E. Chung, D. C. Cook, X. Han, G. Gruionu, S. Liao, L. L. Munn, T. P. Padera, D. Fukumura, and R. K. Jain, IntraVital 1, 60 (2012).
[CrossRef]

J. Biomed. Opt. (1)

V. Iyer, B. E. Losavio, and P. Saggau, J. Biomed. Opt. 8, 460 (2003).
[CrossRef]

J. Microsc. (1)

W. Becker, J. Microsc. 247, 119 (2012).
[CrossRef]

J. Neurosci. Methods (1)

R. Salomé, Y. Kremer, S. Dieudonné, J.-F. Léger, O. Krichevsky, C. Wyart, D. Chatenay, and L. Bourdieu, J. Neurosci. Methods 154, 161 (2006).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. A (1)

F. A. Rosell, J. Opt. Soc. Am. A 50, 521 (1960).
[CrossRef]

J. Phys. D (1)

A. V. Agronskaia, L. Tertoolen, and H C Gerritsen, J. Phys. D 36, 1655 (2003).
[CrossRef]

Meas. Sci. Technol. (1)

D. McLoskey, D. Campbell, A. Allison, and G. Hungerford, Meas. Sci. Technol. 22, 067001 (2011).
[CrossRef]

Microsc. Res. Tech. (1)

M. A. Digman and E. Gratton, Microsc. Res. Tech. 72, 323 (2009).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (1)

Proc. SPIE (2)

C W. Warger, S. A. Guerrera, Z. Eastman, and C. A. DiMarzio, Proc. SPIE 7184, 71840M (2009).
[CrossRef]

V. Katsoulidou, A. Bergmann, and W. Becker, Proc. SPIE 6771, 67710B (2007).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

X. Lv, C. Zhan, S. Zeng, W. R. Chen, and Q. Luo, Rev. Sci. Instrum. 77, 046101 (2006).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

Experimental setup of the A-FLIM system.

Fig. 2.
Fig. 2.

Fluorescence intensity image of a 7×7 foci array which is produced when the driving frequencies of AOD are changed from 60 to 90 MHz. Red points show the central positions of the fluorescent spots using 2D Gaussian fitting.

Fig. 3.
Fig. 3.

Fluorescence intensity (upper-left) and lifetime (upper-middle) images of two arbitrary areas (letter I and O) on the fluorescein film, lifetime histogram (upper-right) and fluorescence decay (lower).

Fig. 4.
Fig. 4.

Transmission image (upper-left) of a Convallaria rhizome slide and the fluorescence intensity (lower-left, black and white) and lifetime (lower-left, psuedocolor) images of the fan-shaped (a), circular (b), and rectangular (c) areas in the image on the upper-left. The fluorescence decay curves are shown on the right.

Metrics