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全球首个超声诱导激光扫描显微镜面世,可实现深度组织成像


  来源: MEMS 时间:2022-10-17 编辑:仪器仪表WXF
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近期,韩国科学家开发出世界上首个超声诱导激光扫描显微镜(ultrasound-induced optical clearing microscopy,US-OCM),该技术能够利用超声波临时产生的气泡对生物组织进行更深入、更详细的观察,有望促进生物科学研究以及临床实践的发展。相关研究发表于最新一期《自然·光子学》期刊。


超声诱导激光扫描显微镜可进行深度组织成像


光学成像和治疗技术广泛应用于生命科学研究和临床实践,但由于生物组织内存在光散射现象,使光传输率较低,导致组织深部的图像采集和处理存在固有的局限性,严重阻碍了其广泛使用。


2017年,大邱庆北科学技术院电气工程与计算机科学系张金昊(音译)教授领导的团队提出了解决方案:使用通常在生物组织暴露于高强度超声波时观察到的微米大小的气泡。超声波暂时产生的气泡会导致与入射光传播方向相同的光散射,因此会增加光的穿透深度。基于这一原理,研究人员开发出一项技术,并开始着力扩大利用超声波诱导气泡产生的光学成像技术的应用范围。


共焦荧光显微镜能有选择地检测在光焦平面上产生的荧光信号,并提供微型生物组织(如癌细胞)的高分辨率、高对比度图像,成为生命科学研究领域使用最广泛的设备。但由于组织内发生的光散射,当深度超过100微米时,光的焦点会变得模糊,严重限制共焦荧光显微镜的应用和有效性。


为此,联合研究团队借助超声波技术,在活组织内有密集气泡(密度为90%或以上)的区域内创建一个气泡层,并在获取图像时保持产生的气泡。在这个气泡层中,光子的传播方向不会发生畸变。实验证明,即使在较深的生物组织中,也可以实现光聚焦。此外,通过将这项“超声诱导组织透明性”技术应用于共焦荧光显微镜,他们开发出首个超声波诱导光学清晰显微镜,其成像深度是传统共焦显微镜的6倍,且不会对生物组织造成任何损伤。


张金昊表示:“本研究获得的新技术将应用于各种光学成像技术,包括多光子显微镜和光声显微镜,以及包括光热疗法和光动力疗法在内的几种光学疗法。”

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