在传统的微生物代谢研究中，同位素标记法被广泛应用于探索细胞或细菌特定的代谢过程。然而，传统红外光谱成像的分辨率有限，使得研究者通常只能在细胞群落层面进行分析，难以深入观察单个细胞。随着新型光学光热红外(O-PTIR)化学成像技术的发展，该领域迎来了重要的突破。这项技术显著提高了红外化学成像的空间分辨率，能够在亚微米尺度下，根据化学特征对不同物质进行细致的成像分析。借助O-PTIR技术，科研人员不仅可以对同位素标记的微生物进行红外波谱分析，还能对单个微生物或细胞进行化学成像，从而为微生物单细胞代谢研究提供更加丰富和详尽的信息。

美国PSC公司研发的新一代高分辨化学成像显微镜——mIRage，极大拓展了光学显微镜的应用范围。该设备基于O-PTIR技术，能够对分子结构进行精确的化学成像，解决了传统化学成像分辨率低的问题，其化学成像分辨率高达500nm，可以在亚微米尺度上对单个细胞和微生物内的同位素标记物进行成像与波谱分析。此外，该系统还具备拉曼光谱功能，能够在同一样品上进行红外/拉曼共定位分析，为微生物代谢组学、微生物药物组学以及药学等多个生命科学研究领域提供了新的表征手段。

mIRage的独特优势包括：亚微米空间分辨的红外光谱和拉曼高光谱成像（约500nm）；在反射模式下的图谱效果媲美于透射模式；操作简便的非接触测量模式，无交叉污染风险；极少或无需样品预处理，可测试较厚的样品；在透射模式下可观察溶液中的样品；实现同一地点同一分辨率的红外和拉曼测试；快速定位荧光标记样品的能力。

例如，英国利物浦大学的Roy Goodacre教授利用mIRage进行了关于同位素标记的细菌振动光谱研究。这项研究通过红外光谱和成像分析，揭示了细菌代谢的过程和机制，不仅涉及细菌群落，也关注了微生物之间的相互作用。此项研究创新性地应用了O-PTIR技术，使得能够在单细胞层面准确评估细菌对标记化合物的摄取过程，为细菌代谢研究开辟了新的方向。

近期，另一科研团队利用mIRage的高空间分辨率和光谱质量，通过氘同位素标记在单细胞水平上快速鉴定抗菌素的耐药性。该研究结合O-PTIR技术的非破坏性表型分析方法，采用氘同位素探测技术，成功在单细胞和群体水平上检测尿路致病大肠杆菌中的抗生素耐药性，从而为相关研究提供了有效工具和方法。

总的来说，mIRage展示出能够对单个微生物内部的同位素标记物进行高分辨化学成像的能力。这一技术不仅可以精确捕获单个细胞中同位素标记的图像，还能对单个细胞的同位素药物摄入过程进行详细表征。面对同一细胞内多种同位素并存的复杂情况，mIRage也能够实现特异性表征，准确反馈特定物质在细胞内的分布与化学变化。凭借以上卓越性能，mIRage在微生物代谢组学、微生物药物代谢以及药学等领域展现出巨大的应用潜力，为科研人员提供新的研究视角和准确的数据支持。

在未来，尊龙凯时将继续推动创新技术的发展，通过mIRage满足生物医疗领域日益增长的研究需求，为推动生命科学的进步贡献力量。