Expanding multimodal microscopy by high spectral resolution coherent anti-stokes Raman scattering imaging for clinical disease diagnostics

Analytical Chemistry

Volumn 85, Issue 14, 2013, Pages 6703-6715

  Meyer, Tobias ^a   Chemnitz, Mario ^b   Baumgartl, Martin ^b   Gottschall, Thomas ^b   Pascher, Torbjörn ^c,d   Matthäus, Christian ^a   Romeike, Bernd F M ^e   Brehm, Bernhard R ^f   Limpert, Jens ^b   Tünnermann, Andreas ^b,g   Schmitt, Michael ^b   Dietzek, Benjamin ^a,b   Popp, Jürgen ^a,b  

^a LEIBNIZ INSTITUTE OF PHOTONIC TECHNOLOGY   (Germany)

^b FRIEDRICH SCHILLER UNIVERSITY JENA   (Germany)

^c Pascher Instruments AB   (Sweden)

^d LUND UNIVERSITY   (Sweden)

^e JENA UNIVERSITY HOSPITAL   (Germany)

^f Catholic Clinic Koblenz   (Germany)

^g FRAUNHOFER INSTITUTE FOR APPLIED OPTICS AND PRECISION ENGINEERING   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COHERENT ANTI-STOKES RAMAN SCATTERING; COHERENT ANTI-STOKES RAMAN SCATTERING MICROSCOPY; HIGH SPECTRAL RESOLUTION; MORPHOLOGIC STRUCTURE; MULTI-MODAL IMAGING; MULTIMODAL MICROSCOPY; SPATIAL RESOLUTION; TWO-PHOTON EXCITED FLUORESCENCE;

COHERENT SCATTERING; CYTOLOGY; FIBER LASERS; FLUORESCENCE MICROSCOPY; INFRARED DEVICES; LASER EXCITATION; MOLECULES; RAMAN SCATTERING; RAMAN SPECTROSCOPY; SPECTRAL RESOLUTION; TISSUE; TISSUE ENGINEERING;

DIAGNOSIS;

ARTERY; ARTICLE; CHEMISTRY; DIAGNOSTIC TEST; HUMAN; METHODOLOGY; MICROSCOPY; MULTIMODAL IMAGING; PATHOLOGY; RAMAN SPECTROMETRY;

ARTERIES; DIAGNOSTIC TESTS, ROUTINE; HUMANS; MICROSCOPY; MULTIMODAL IMAGING; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 84880525679     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac400570w     Document Type: Article

References (84)

1. Todesursachen in Deutschland; Statistisches Bundesamt Wiesbaden, 2011.
2. Helmchen, F.; Denk, W. Nat. Methods 2005, 2, 932-940
3. Wang, B.-G.; König, K.; Halbhuber, K.-J. J. Microsc. 2010, 238, 1-20
4. Campagnola, P. Anal. Chem. 2011, 83, 3224-3231
5. Theer, P.; Hasan, M. T.; Denk, W. Opt. Lett. 2003, 28, 1022-1024
6. Theer, P.; Denk, W. J. Opt. Soc. Am. A 2006, 23, 3139-3149
7. Kobat, D.; Horton, N. G.; Xu, C. J. Biomed. Opt. 2011, 16, 106014
8. Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Christie, R.; Nikitin, A. Y.; Hyman, B. T.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 7075-7080
9. Hopt, A.; Neher, E. Biophys. J. 2001, 80, 2029-2036
10. König, K.; Becker, T. W.; Fischer, P.; Riemann, I.; Halbhuber, K.-J. Opt. Lett. 1999, 24, 113-115
11. Mohler, W.; Millard, A. C.; Campagnola, P. J. Methods 2003, 29, 97-109
12. Suhalim, J. L.; Chung, C.-Y.; Lilledahl, M. B.; Lim, R. S.; Levi, M.; Tromberg, B. J.; Potma, E. O. Biophys. J. 2012, 102, 1988-1995
13. Huang, S.; Heikal, A. A.; Webb, W. W. Biophys. J. 2002, 82, 2811-2825
14. Xu, C.; Webb, W. W. J. Opt. Soc. Am. B 1996, 13, 481-491
15. Cicchi, R.; Sestini, S.; De Giorgi, V.; Massi, D.; Lotti, T.; Pavone, F. S. J. Biophotonics 2008, 1, 62-73
16. Cicchi, R.; Kapsokalyvas, D.; Giorgi, V. D.; Maio, V.; Wiechen, A. V.; Massi, D.; Lotti, T.; Pavone, F. S. J. Biophotonics 2010, 3, 34-43
17. Cicchi, R.; Vogler, N.; Kapsokalyvas, D.; Dietzek, B.; Popp, J.; Pavone, F. S. J. Biophotonics 2013, 6, 129-142
18. Medyukhina, A.; Vogler, N.; Latka, I.; Kemper, S.; Böhm, M.; Dietzek, B.; Popp, J. J. Biophotonics 2011, 4, 627-636
19. Vogler, N.; Medyukhina, A.; Latka, I.; Kemper, S.; Böhm, M.; Dietzek, B.; Popp, J. Laser Phys. Lett. 2011, 8, 617-624
20. Perry, S. W.; Burke, R. M.; Brown, E. B. Ann. Biomed. Eng. 2012, 40, 277-291
21. van Zandvoort, M.; Engels, W.; Douma, K.; Beckers, L.; oude Egbrink, M.; Daemen, M.; Slaaf, D. W. J. Vasc. Res. 2004, 41, 54-63
22. Krafft, C.; Dietzek, B.; Popp, J. Analyst 2009, 134, 1046-1057
23. Krafft, C.; Dietzek, B.; Schmitt, M.; Popp, J. J.Biomed. Opt. 2012, 17, 40801
24. Trulson, M. O.; Mathies, R. A. J. Chem. Phys. 1986, 84, 2068-2074
25. Kastrup, L.; Hell, S. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 6646-6649
26. Barney, W. S.; Wingen, L. M.; Lakin, M. J.; Brauers, T.; Stutz, J.; Finlayson-Pitts, B. J. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 1692-1699
27. Okuno, M.; Hamaguchi, H.-o Opt. Lett. 2010, 35, 4096-4098
28. Kneipp, J.; Kneipp, H.; Kneipp, K. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1052-1060
29. Evans, C. L.; Potma, E. O.; Puoris'haag, M.; Cote, D.; Lin, C. P.; Xie, X. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 2005, 102, 16807-16812
30. Saar, B. G.; Freudiger, C. W.; Reichman, J.; Stanley, C. M.; Holtom, G. R.; Xie, X. S. Science 2010, 330, 1368-1370
31. Suhalim, J. L.; Boik, J. C.; Tromberg, B. J.; Potma, E. O. J. Biophotonics 2012, 5, 387-395
32. Kano, H.; Hamaguchi, H. Opt. Express 2005, 13, 1322-1327
33. Bégin, S.; Burgoyne, B.; Mercier, V.; Villeneuve, A.; Vallée, R.; Coîté, D. Biomed. Opt. Express 2011, 2, 1296-1306
34. Lim, R. S.; Suhalim, J. L.; Miyazaki-Anzai, S.; Miyazaki, M.; Levi, M.; Potma, E. O.; Tromberg, B. J. J. Lipid Res. 2011, 52, 2177-2186
35. Mo, J.; Zheng, W.; Low, J. J. H.; Ng, J.; Ilancheran, A.; Huang, Z. Anal. Chem. 2009, 81, 8908-8915
36. Koljenović, S.; Bakker Schut, T. C.; Wolthuis, R.; de Jong, B.; Santos, L.; Caspers, P. J.; Kros, J. M.; Puppels, G. J. J. Biomed. Opt. 2005, 10, 31116
37. Meyer, T.; Bergner, N.; Medyukhina, A.; Dietzek, B.; Krafft, C.; Romeike, B. F. M.; Reichart, R.; Kalff, R.; Popp, J. J. Biophotonics 2012, 5, 729-733
38. Lin, C.-Y.; Suhalim, J. L.; Nien, C. L.; Miljković, M. D.; Diem, M.; Jester, J. V.; Potma, E. O. J. Biomed. Opt. 2011, 16, 21104
39. Zhang, D.; Wang, P.; Slipchenko, M. N.; Ben-Amotz, D.; Weiner, A. M.; Cheng, J.-X. Anal. Chem. 2013, 85, 98-106
40. Meyer, T.; Bergner, N.; Bielecki, C.; Krafft, C.; Akimov, D.; Romeike, B. F. M.; Reichart, R.; Kalff, R.; Dietzek, B.; Popp, J. J. Biomed. Opt. 2011, 16, 21113
41. Meyer, T.; Guntinas-Lichius, O.; von Eggeling, F.; Ernst, G.; Akimov, D.; Schmitt, M.; Dietzek, B.; Popp, J. Head Neck [Online early access]. DOI: 10.1002/hed.23139. Published Online Sept 18, 2012. http://onlinelibrary.wiley. com/doi/10.1002/hed.23139/abstract.
42. Vogler, N.; Meyer, T.; Akimov, D.; Latka, I.; Krafft, C.; Bendsoe, N.; Svanberg, K.; Dietzek, B.; Popp, J. J. Biophotonics 2010, 3, 728-736
43. Cheng, J. X.; Jia, Y. K.; Zheng, G. F.; Xie, X. S. Biophys. J. 2002, 83, 502-509
44. Yakovlev, V. V. J. Raman Spectrosc. 2003, 34, 957-964
45. Ganikhanov, F.; Carrasco, S.; Xie, X. S.; Katz, M.; Seitz, W.; Kopf, D. Opt. Lett. 2006, 31, 1292-1294
46. Wang, H.-W.; Langohr, I. M.; Sturek, M.; Cheng, J.-X. Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 2009, 29, 1342-1348
47. Chen, H.; Wang, H.; Slipchenko, M. N.; Jung, Y.; Shi, Y.; Zhu, J.; Buhman, K. K.; Cheng, J.-X. Opt.Express 2009, 17, 1282-1290
48. Pegoraro, A. F.; Ridsdale, A.; Moffatt, D. J.; Jia, Y.; Pezacki, J. P.; Stolow, A. Opt. Express 2009, 17, 2984-2996
49. Le, T. T.; Langohr, I. M.; Locker, M. J.; Sturek, M.; Cheng, J.-X. J. Biomed. Opt. 2007, 12, 54007
50. Baumgartl, M.; Chemnitz, M.; Jauregui, C.; Meyer, T.; Dietzek, B.; Popp, J.; Limpert, J.; Tünnermann, A. Opt. Express 2012, 20, 4484-4493
51. Le, T. T.; Yue, S.; Cheng, J.-X. J. Lipid Res. 2010, 51, 3091-3102
52. Evans, C. L.; Xie, X. S. Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 2008 (1) 883-909
53. Pezacki, J. P.; Blake, J. A.; Danielson, D. C.; Kennedy, D. C.; Lyn, R. K.; Singaravelu, R. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 137-145
54. Freudiger, C. W.; Min, W.; Saar, B. G.; Lu, S.; Holtom, G. R.; He, C.; Tsai, J. C.; Kang, J. X.; Xie, X. S. Science 2008, 322, 1857-1861
55. Freudiger, C. W.; Roeffaers, M. B. J.; Zhang, X.; Saar, B. G.; Min, W.; Xie, X. S. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 5574-5581
56. Cheng, J. X.; Volkmer, A.; Book, L. D.; Xie, X. S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1277-1280
57. Levenson, M. D.; Bloembergen, N. Phys. Rev. B 1974, 10, 4447-4463
58. Chemnitz, M.; Baumgartl, M.; Meyer, T.; Jauregui, C.; Dietzek, B.; Popp, J.; Limpert, J.; Tünnermann, A. Opt. Express 2012, 20, 26583-26595
59. Mosley, P. J.; Bateman, S. A.; Lavoute, L.; Wadsworth, W. J. Opt. Express 2011, 19, 25337
60. Baumgartl, M.; Gottschall, T.; Abreu-Afonso, J.; Diez, A.; Meyer, T.; Dietzek, B.; Rothhardt, J.; Popp, J.; Limpert, J.; Tünnermann, A. Opt. Express 2012, 20
61. Gottschall, T.; Baumgartl, M.; Sagnier, A.; Rothhardt, J.; Jauregui, C.; Limpert, J.; Tünnermann, A. Opt. Express 2012, 20, 12004
62. Roger, V. L.; Go, A. S.; Lloyd-Jones, D. M.; Benjamin, E. J.; Berry, J. D.; Borden, W. B.; Bravata, D. M.; Dai, S.; Ford, E. S.; Fox, C. S.; Fullerton, H. J.; Gillespie, C.; Hailpern, S. M.; Heit, J. A.; Howard, V. J.; Kissela, B. M.; Kittner, S. J.; Lackland, D. T.; Lichtman, J. H.; Lisabeth, L. D.; Makuc, D. M.; Marcus, G. M.; Marelli, A.; Matchar, D. B.; Moy, C. S.; Mozaffarian, D.; Mussolino, M. E.; Nichol, G.; Paynter, N. P.; Soliman, E. Z.; Sorlie, P. D.; Sotoodehnia, N.; Turan, T. N.; Virani, S. S.; Wong, N. D.; Woo, D.; Turner, M. B. Circulation 2012, 125, 188-197
63. Choudhury, R. P.; Fuster, V.; Fayad, Z. A. Nat. Rev. Drug Discovery 2004, 3, 913-925
64. Stolzmann, P.; Subramanian, S.; Abdelbaky, A.; Maurovich-Horvat, P.; Scheffel, H.; Tawakol, A.; Hoffmann, U. Radiographics: A Review Publication of the Radiological Society of North America, Inc. 2011, 31, 1255-1269
65. Finet, G.; Ohayon, J.; Rioufol, G.; Lefloch, S.; Tracqui, P.; Dubreuil, O.; Tabib, A. Arch. Mal. Coeur Vaiss. 2007, 100, 547-553
66. Finet, G.; Ohayon, J.; Rioufol, G. Coron. Artery Dis. 2004, 15, 13-20
67. Abdel-Wahab, M.; Khattab, A. A.; Liska, B.; Toelg, R.; El-Hammady, W.; Farag, N.; Geist, V.; Ramzy, A.; Richardt, G. EuroIntervention 2008, 3, 482-489
68. Abramoff, M. D.; Magalhães, P. J.; Ram, S. J. Biophotonics Int. 2004, 11, 36-42
69. Schindelin, J.; Arganda-Carreras, I.; Frise, E.; Kaynig, V.; Longair, M.; Pietzsch, T.; Preibisch, S.; Rueden, C.; Saalfeld, S.; Schmid, B.; Tinevez, J.-Y.; White, D. J.; Hartenstein, V.; Eliceiri, K.; Tomancak, P.; Cardona, A. Nat. Methods 2012, 9, 676-682
70. Li, Q.; Lau, A.; Morris, T. J.; Guo, L.; Fordyce, C. B.; Stanley, E. F. J. Neurosci. 2004, 24, 4070-4081
71. Collins, T. J. BioTechniques 2007, 43, 25-30
72. Schaller, R. D.; Ziegelbauer, J.; Lee, L. F.; Haber, L. H.; Saykally, R. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8489-8492
73. Wang, H.; Fu, Y.; Zickmund, P.; Shi, R.; Cheng, J.-X. Biophys. J. 2005, 89, 581-591
74. Lu, R.; Gan, W.; Wu, B.-h.; Zhang, Z.; Guo, Y.; Wang, H.-f. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14118-14129
75. Volkmer, A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2005, 38, R59-R81
76. Tolles, W. M.; Nibler, J. W.; McDonald, J. R.; Harvey, A. B. Appl. Spectrosc. 1977, 31, 253-271
77. Colthup, N. B.; Daly, L. H.; Wiberley, S. E. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy; Academic Press: Boston, MA, 1990.
78. Li, L.; Wang, H. F.; Cheng, J. X. Biophys. J. 2005, 89, 3480-3490
79. Bergner, G.; Chatzipapadopoulos, S.; Akimov, D.; Dietzek, B.; Malsch, D.; Henkel, T.; Schlücker, S.; Popp, J. Small 2009, 5, 2816-2818
80. Arakawa, K.; Isoda, K.; Ito, T.; Nakajima, K.; Shibuya, T.; Ohsuzu, F. Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 2002, 22, 1002-1007
81. Wang, H.-W.; Le, T. T.; Cheng, J.-X. Opt. Commun. 2008, 281, 1813-1822
82. Ko, A. C.-T.; Ridsdale, A.; Mostaço-Guidolin, L. B.; Major, A.; Stolow, A.; Sowa, M. G. Biophys. Rev. 2012, 4, 323-334
83. Kim, B. M.; Eichler, J.; Reiser, K. M.; Rubenchik, A. M.; Da Silva, L. B. Lasers Surg. Med. 2000, 27, 329-335
84. Fu, D.; Holtom, G.; Freudiger, C.; Zhang, X.; Xie, X. S. J. Phys. Chem. B 2013, 117, 4634-4640