Optisk-upplösningsfotoakustisk mikroskopi (OR-PAM) möjliggör cellulär-etikett--fri in vivo-avbildning genom optisk/akustisk konfokal inriktning. Dess tillämpningar inom djupare, snabbare och bredare-spektrumbild har länge varit begränsade av tre stora utmaningar: "dyra ljuskällor, svaga röda-ljussignaler och låg akusto-optisk kopplingseffektivitet."
Nyligen introducerade Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) vid den kinesiska vetenskapsakademin ett hög-känsligt multispektralt optiskt-upplösningsfotoakustiskt mikroskop (MW-OR-PAM). Genom en tredelad design som integrerar "ljuskälla - sond - kontrastförbättring" tar den effektivt upp dessa flaskhalsar:
Utveckling av en fler-våglängdsljuskälla med hög-hastighet. Genom att använda stimulerad Raman-spridning i polarisationsupprätthållande-fiber utökades en enda 532 nm nanosekundlaser för att uppnå avstämbar uteffekt från 532 nm till 620 nm. Våglängdsväxling för blodsyreavbildning sker i<1 µs, with a maximum repetition rate reaching MHz, meeting the demands of high-speed in vivo imaging. Replacing multiple specialized multi-band lasers with a common green pump laser significantly reduces costs.
Utveckling av en fotoakustisk sond med hög-känslighet. En koaxiell layout som integrerar en P(VDF-TrFE)-film med en optisk lins möjliggör ko-optisk excitation och fotoakustisk detektering. Den fotoakustiska sonden uppnår en numerisk bländare på 0,67, en bandbredd på 98,94 % och en optisk transmittans så hög som 90 %. Samtidigt som den bibehåller hög upplösning, förbättrar den avsevärt känsligheten och spektraltäckningen, balanserar kontrast och kvantitativ stabilitet.
Introduktion av det bio-kompatibla vävnads-clearingmedlet Tartrazin (Gul Nej. 5). Detta möjliggör reversibel in vivo-röjning vid våglängder större än eller lika med 600 nm, vilket specifikt förbättrar signal-till-brusförhållandet och effektivt bilddjup för den röda-ljuskanalen, och åtgärdar därigenom "svagheten" i multispektral blodsyrekvantifiering.
Genom omfattande experiment visade teamet att MW-OR-PAM kan uppnå hög-in vivo vaskulär avbildning, syremättnadsavbildning av blod och transkraniell hjärnavbildning. I framtiden förväntas MW-OR-PAM-plattformen tillhandahålla djupare, snabbare och mer exakt multi-funktionell bildåtergivningskapacitet inom områden som hjärnvetenskap, tumörmikromiljöer, ischemi-reperfusion, metabolism och utvärdering av läkemedelseffektivitet i laboratoriet, vilket främjar dess övergång från prec till industriell tillämpning.
De relaterade forskningsresultaten publicerades i Photonics Research. Detta arbete stöddes av Kinas nationella nyckelforsknings- och utvecklingsprogram, Kinas nationella naturvetenskapliga stiftelse och projekt från den kinesiska vetenskapsakademin.