Mikroskopia fotoakustyczna o-rozdzielczości optycznej (OR-PAM) umożliwia obrazowanie in vivo na poziomie komórkowym-bez etykiet- poprzez optyczne/akustyczne ustawienie konfokalne. Jednak jego zastosowania w głębszym, szybszym i szerszym-widmowaniu od dawna były ograniczone przez trzy główne wyzwania: „drogie źródła światła, słabe sygnały światła czerwonego-i niska-skuteczność sprzężenia akustyczno-optycznego”.
Niedawno Instytut Inżynierii i Technologii Biomedycznej w Suzhou (SIBET) Chińskiej Akademii Nauk wprowadził na rynek mikroskop fotoakustyczny o wysokiej-multispektralnej rozdzielczości optycznej (MW-OR-PAM) o wysokiej-wielospektralnej rozdzielczości optycznej. Dzięki trójstronnej konstrukcji integrującej „źródło światła – sondę – wzmocnienie kontrastu”, skutecznie eliminuje te wąskie gardła:
Opracowanie źródła światła o wielu-długościach fali i dużej-szybkości przełączania. Wykorzystując stymulowane rozpraszanie Ramana w polaryzacji-utrzymującej włókno, pojedynczy nanosekundowy laser 532 nm został rozbudowany, aby uzyskać przestrajalną moc wyjściową w zakresie od 532 nm do 620 nm. Przełączanie długości fali w obrazowaniu tlenu we krwi następuje w<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.
Opracowanie sondy fotoakustycznej o wysokiej-czułości. Układ współosiowy integrujący folię P(VDF-TrFE) z soczewką optyczną umożliwia współosiowe wzbudzenie optyczne i detekcję fotoakustyczną. Sonda fotoakustyczna osiąga aperturę numeryczną 0,67, szerokość pasma 98,94% i przepuszczalność optyczną sięgającą 90%. Przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości znacznie zwiększa czułość i pokrycie widmowe, równoważąc kontrast i stabilność ilościową.
Wprowadzenie bio-kompatybilnego-środka czyszczącego tkankę Tartrazyna (żółty nr. 5). Umożliwia to odwracalne oczyszczanie in vivo przy długościach fal większych lub równych 600 nm, w szczególności poprawiając stosunek sygnału-do-szumu i efektywną głębokość obrazowania kanału światła czerwonego-, eliminując w ten sposób „słabość” w wielospektralnym oznaczaniu ilościowym tlenu we krwi.
Dzięki szeroko zakrojonym eksperymentom zespół wykazał, że MW-OR-PAM umożliwia uzyskanie-wysokiej rozdzielczości obrazowania naczyń in vivo, obrazowania nasycenia krwi tlenem i przezczaszkowego obrazowania mózgu. Oczekuje się, że w przyszłości platforma MW-OR-PAM zapewni głębsze, szybsze i dokładniejsze możliwości obrazowania funkcjonalnego w wielu-skalach w takich obszarach, jak nauka o mózgu, mikrośrodowisko nowotworu, niedokrwienie-reperfuzja, metabolizm i ocena skuteczności leków, promując jej przejście od zastosowań laboratoryjnych do zastosowań przedklinicznych i przemysłowych.
Wyniki powiązanych badań opublikowano w czasopiśmie Photonics Research. Prace te były wspierane przez Chiński Narodowy Program Badań i Rozwoju, Chińską Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych oraz projekty Chińskiej Akademii Nauk.