深圳先進院等研發出新型無標記血管成像雙光子顯微系統
近日，中國科學院深圳先進技術研究院鄭煒研究員團隊與北京大學施可彬教授團隊合作，成功研制出首臺短波長（520納米）激發的雙光子顯微系統，該系統可用于毛細血管的高分辨率、無標記、無創活體成像，成果論文"In vivo label-free two-photon excitation autofluorescence microscopy of microvasculature using a 520 nm femtosecond fiber laser"發表在Optics Letters期刊上。該期刊是由美國光學學會主辦的光學領域知名經典期刊，谷歌學術h5指數：80（在光學與光子學類雜志中排名第三）。
對微血管網絡在其自然環境中的形態評估為理解各種疾病的發生和發展提供了獨特的視角，如感染、高血壓、糖尿病、缺血和癌癥。但是，由于至今缺乏無需標記物的高分辨率三維成像技術，限制了對微血管的體內研究。以往采用藍寶石激光器（波長范圍：700 -1000納米）作為光源的普通雙光子顯微系統在給血管成像時，因為血管自身幾乎不發熒光，所以需要提前在血管中注射熒光染料。近年來，科研人員發現紅細胞在可見光飛秒激光激發下可以發出微弱的自發熒光信號。但以往的研究只能依賴藍寶石激光器和光參量振蕩及放大技術或光子晶體光纖（PCF）產生超連續譜這兩種方法來獲得可見光波段（400-700納米）的飛秒光。這些方法存在激光器體積大，價格昂貴，結構復雜，易受環境影響等問題。
在本項目研究中，吳婷和廖九零（論文并列第一作者）借助北京大學施可彬教授團隊自行研制的520納米高功率飛秒光纖激光器，采用短波長激發和熒光壽命成像相結合的技術，實現了毛細血管的無標記、活體、高分辨成像。整個雙光子顯微系統橫向分辨率達到260納米，縱向分辨率為1.3微米，在體成像深度可以達到200微米。該設備的研發將為后續血管相關的疾病機理研究與治療策略探索提供重要工具。
該研究得到了國家自然科學基金、國自然重大研究計劃、廣東省自然科學基金等項目支持。
圖1.（a）血紅細胞和（b）毛細血管的無標記、高分辨成像結果
