Kính hiển vi quang học có độ phân giải quang học-(OR-PAM) cho phép tạo ảnh in vivo-không có nhãn-ở cấp độ di động thông qua việc căn chỉnh tiêu điểm quang học/âm thanh. Tuy nhiên, các ứng dụng của nó trong hình ảnh quang phổ sâu hơn, nhanh hơn và rộng hơn{5}}từ lâu đã bị hạn chế bởi ba thách thức lớn: "nguồn sáng đắt tiền, tín hiệu ánh sáng đỏ{6}}yếu và hiệu suất ghép quang-âm thanh thấp".
Gần đây, Viện Kỹ thuật và Công nghệ Y sinh Tô Châu (SIBET) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã giới thiệu kính hiển vi quang học có độ phân giải-quang đa phổ đa phổ-có độ phân giải cao (MW-HOẶC-PAM). Thông qua thiết kế ba bên tích hợp "nguồn sáng - đầu dò - tăng cường độ tương phản", nó giải quyết một cách hiệu quả các tắc nghẽn này:
Phát triển nguồn sáng chuyển đổi tốc độ cao nhiều bước sóng-cao{1}}. Bằng cách sử dụng tán xạ Raman kích thích trong sợi quang-duy trì phân cực, một tia laser nano giây có bước sóng 532 nm đã được mở rộng để đạt được đầu ra có thể điều chỉnh từ 532 nm đến 620 nm. Chuyển đổi bước sóng để chụp ảnh oxy trong máu xảy ra ở<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.
Phát triển đầu dò quang âm có độ nhạy-cao. Bố cục đồng trục tích hợp màng P(VDF-TrFE) với thấu kính quang học cho phép phát hiện quang âm và kích thích quang học đồng trục. Đầu dò quang âm đạt được khẩu độ số 0,67, băng thông 98,94% và độ truyền quang cao tới 90%. Trong khi duy trì độ phân giải cao, nó tăng cường đáng kể độ nhạy và độ bao phủ quang phổ, cân bằng độ tương phản và độ ổn định định lượng.
Giới thiệu chất làm sạch mô-tương thích sinh học Tartrazine (Vàng Không. 5). Điều này cho phép làm sạch in vivo có thể đảo ngược ở các bước sóng Lớn hơn hoặc bằng 600 nm, đặc biệt là nâng cao tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu và độ sâu hình ảnh hiệu quả của kênh ánh sáng đỏ-, nhờ đó giải quyết được "điểm yếu" trong định lượng oxy trong máu đa bán cầu.
Thông qua các thử nghiệm sâu rộng, nhóm đã chứng minh rằng MW{0}}HOẶC-PAM có thể đạt được hình ảnh mạch máu in vivo có độ phân giải cao, hình ảnh độ bão hòa oxy trong máu và hình ảnh não xuyên sọ. Trong tương lai, nền tảng MW{4}}HOẶC-PAM dự kiến sẽ cung cấp khả năng chụp ảnh chức năng đa quy mô sâu hơn, nhanh hơn và chính xác hơn trong các lĩnh vực như khoa học não bộ, môi trường vi mô khối u, tái tưới máu-thiếu máu cục bộ, chuyển hóa và đánh giá hiệu quả của thuốc, thúc đẩy quá trình chuyển đổi từ phòng thí nghiệm sang các ứng dụng công nghiệp và tiền lâm sàng.
Các kết quả nghiên cứu liên quan đã được công bố trên Photonics Research. Công trình này được hỗ trợ bởi Chương trình R&D trọng điểm quốc gia của Trung Quốc, Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc và các dự án của Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc.