La microscopia fotoacustica a risoluzione-ottica (OR-PAM) consente l'imaging in vivo a livello cellulare-senza etichetta-attraverso l'allineamento confocale ottico/acustico. Tuttavia, le sue applicazioni nell'imaging a spettro più profondo, più veloce e più ampio-sono state a lungo limitate da tre sfide principali: "sorgenti luminose costose, deboli segnali di luce rossa-e bassa efficienza di accoppiamento acusto{{7}ottico".
Recentemente, il Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) dell'Accademia cinese delle scienze ha introdotto un microscopio fotoacustico (MW-OR-PAM) ad alta-sensibilità ottica multispettrale-risoluzione. Attraverso un design tripartito che integra "sorgente luminosa – sonda – miglioramento del contrasto", risolve efficacemente questi colli di bottiglia:
Sviluppo di una sorgente luminosa a commutazione ad alta velocità-multilunghezza d'onda-. Utilizzando la diffusione Raman stimolata nella fibra che mantiene la polarizzazione-, un singolo laser a nanosecondi da 532 nm è stato espanso per ottenere un output sintonizzabile da 532 nm a 620 nm. La commutazione della lunghezza d'onda per l'imaging dell'ossigeno nel sangue avviene in<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.
Sviluppo di una sonda fotoacustica ad alta-sensibilità. Un layout coassiale che integra una pellicola P(VDF-TrFE) con una lente ottica consente l'eccitazione ottica co-assiale e il rilevamento fotoacustico. La sonda fotoacustica raggiunge un'apertura numerica di 0,67, una larghezza di banda del 98,94% e una trasmittanza ottica fino al 90%. Pur mantenendo un'elevata risoluzione, migliora significativamente la sensibilità e la copertura spettrale, bilanciando il contrasto e la stabilità quantitativa.
Introduzione dell'agente schiarente dei tessuti-bio-compatibile Tartrazina (Giallo No. 5). Ciò consente una compensazione reversibile in vivo a lunghezze d'onda maggiori o uguali a 600 nm, migliorando in modo specifico il rapporto segnale-rumore-e la profondità di imaging effettiva del canale a luce rossa-, affrontando così la "debolezza" nella quantificazione multispettrale dell'ossigeno nel sangue.
Attraverso esperimenti approfonditi, il team ha dimostrato che MW-OR-PAM può ottenere imaging vascolare in vivo ad alta-risoluzione, imaging della saturazione di ossigeno nel sangue e imaging cerebrale transcranico. In futuro, si prevede che la piattaforma MW-OR-PAM fornirà funzionalità di imaging funzionale multi-scala più approfondite, più veloci e più accurate in aree quali la scienza del cervello, i microambienti tumorali, l'ischemia-riperfusione, il metabolismo e la valutazione dell'efficacia dei farmaci, promuovendone la transizione dal laboratorio alle applicazioni precliniche e industriali.
I relativi risultati della ricerca sono stati pubblicati su Photonics Research. Questo lavoro è stato sostenuto dal Programma nazionale di ricerca e sviluppo chiave della Cina, dalla Fondazione nazionale cinese per le scienze naturali e da progetti dell’Accademia cinese delle scienze.