Фотоакустична мікроскопія-з оптичною роздільною здатністю (OR-PAM) дає змогу створювати зображення in vivo на-клітинному рівні-без міток за допомогою оптичного/акустичного конфокального вирівнювання. Однак його застосування у глибшому, швидшому та ширшому-спектральному зображенні довгий час обмежувалося трьома основними проблемами: «дорогі джерела світла, слабкі сигнали червоного-світла та низька акусто-ефективність оптичного зв’язку».
Нещодавно Сучжоуський інститут біомедичної інженерії та технологій (SIBET) Академії наук Китаю представив високо-чутливий мультиспектральний оптичний-фотоакустичний мікроскоп (MW-OR-PAM). Завдяки тристоронній конструкції, яка об’єднує «джерело світла – зонд – посилення контрасту», він ефективно усуває ці вузькі місця:
Розробка високо-хвильового високошвидкісного перемикаючого джерела світла. Використовуючи стимульоване комбінаційне розсіювання у волокні-з підтримкою поляризації, один наносекундний лазер 532 нм було розширено для досягнення регульованого виходу від 532 нм до 620 нм. Перемикання довжини хвилі для зображення кисню в крові відбувається в<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.
Розробка високо-фотоакустичного зонда. Коаксіальна схема, що об’єднує плівку P(VDF-TrFE) з оптичною лінзою, забезпечує ко-коаксіальне оптичне збудження та фотоакустичне виявлення. Фотоакустичний зонд досягає числової апертури 0,67, смуги пропускання 98,94% і оптичного пропускання до 90%. Зберігаючи високу роздільну здатність, він значно покращує чутливість і спектральне покриття, врівноважуючи контраст і кількісну стабільність.
Введення біо-сумісного засобу для очищення тканин-тартразину (жовтий номер. 5). Це забезпечує оборотне очищення in vivo на довжинах хвиль більше або дорівнює 600 нм, особливо покращуючи співвідношення-до-шуму та ефективну глибину зображення каналу червоного-світла, таким чином усуваючи «слабкість» багатоспектрального кількісного визначення кисню в крові.
Завдяки широким експериментам команда продемонструвала, що MW-OR-PAM може досягти високої-роздільності зображень судин in vivo, зображення насичення крові киснем і транскраніального зображення мозку. Очікується, що в майбутньому платформа MW-OR-PAM забезпечить глибші, швидші та точніші багато-можливості функціональної візуалізації в таких сферах, як наука про мозок, пухлинне мікрооточення, ішемія-реперфузія, метаболізм і оцінка ефективності ліків, сприяючи переходу від лабораторних до доклінічних і промислових застосувань.
Відповідні результати дослідження були опубліковані в Photonics Research. Ця робота була підтримана Національною ключовою програмою досліджень і розробок Китаю, Національним фондом природничих наук Китаю та проектами Китайської академії наук.