科技日報北京10月10日電 (記者劉霞)韓國科學家開發出世界上首個(ge) 超聲波誘導激光掃描顯微鏡,該技術能夠利用超聲波臨(lin) 時產(chan) 生的氣泡對生物組織進行更深入、更詳細的觀察,有望促進生物科學研究以及臨(lin) 床實踐的發展。相關(guan) 研究發表於(yu) 最新一期《自然·光子學》雜誌。
光學成像和治療技術廣泛應用於(yu) 生命科學研究和臨(lin) 床實踐,但由於(yu) 生物組織內(nei) 存在光散射現象,使光傳(chuan) 輸率較低,導致組織深部的圖像采集和處理存在固有的局限性,嚴(yan) 重阻礙了其廣泛使用。
2017年,大邱慶北科學技術院電氣工程與(yu) 計算機科學係張金昊(音譯)教授領導的團隊提出了解決(jue) 方案:使用通常在生物組織暴露於(yu) 高強度超聲波時觀察到的微米大小的氣泡。超聲波暫時產(chan) 生的氣泡會(hui) 導致與(yu) 入射光傳(chuan) 播方向相同的光散射,因此會(hui) 增加光的穿透深度。基於(yu) 這一原理,研究人員開發出一項技術,並開始著力擴大利用超聲波誘導氣泡產(chan) 生的光學成像技術的應用範圍。
共焦熒光顯微鏡能有選擇地檢測在光焦平麵上產(chan) 生的熒光信號,並提供微型生物組織(如癌細胞)的高分辨率、高對比度圖像,成為(wei) 生命科學研究領域使用最廣泛的設備。但由於(yu) 組織內(nei) 發生的光散射,當深度超過100微米時,光的焦點會(hui) 變得模糊,嚴(yan) 重限製共焦熒光顯微鏡的應用和有效性。
為(wei) 此,聯合研究團隊借助超聲波技術,在活組織內(nei) 有密集氣泡(密度為(wei) 90%或以上)的區域內(nei) 創建一個(ge) 氣泡層,並在獲取圖像時保持產(chan) 生的氣泡。在這個(ge) 氣泡層中,光子的傳(chuan) 播方向不會(hui) 發生畸變。實驗證明,即使在較深的生物組織中,也可以實現光聚焦。此外,通過將這項“超聲誘導組織透明性”技術應用於(yu) 共焦熒光顯微鏡,他們(men) 開發出首個(ge) 超聲波誘導光學清晰顯微鏡,其成像深度是傳(chuan) 統共焦顯微鏡的6倍,且不會(hui) 對生物組織造成任何損傷(shang) 。
張金昊表示:“本研究獲得的新技術將應用於(yu) 各種光學成像技術,包括多光子顯微鏡和光聲顯微鏡,以及包括光熱療法和光動力療法在內(nei) 的幾種光學療法。”
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