首個超聲誘導(dǎo)激光掃描顯微鏡面世
劉霞
韓國科學(xué)家開發(fā)出世界上首個超聲波誘導(dǎo)激光掃描顯微鏡，該技術(shù)能夠利用超聲波臨時產(chǎn)生的氣泡對生物組織進(jìn)行更深入、更詳細(xì)的觀察，有望促進(jìn)生物科學(xué)研究以及臨床實踐的發(fā)展。相關(guān)研究發(fā)表于最新一期《自然·光子學(xué)》雜志。
光學(xué)成像和治療技術(shù)廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)研究和臨床實踐，但由于生物組織內(nèi)存在光散射現(xiàn)象，使光傳輸率較低，導(dǎo)致組織深部的圖像采集和處理存在固有的局限性，嚴(yán)重阻礙了其廣泛使用。
2017年，大邱慶北科學(xué)技術(shù)院電氣工程與計算機科學(xué)系張金昊（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊提出了解決方案：使用通常在生物組織暴露于高強度超聲波時觀察到的微米大小的氣泡。超聲波暫時產(chǎn)生的氣泡會導(dǎo)致與入射光傳播方向相同的光散射，因此會增加光的穿透深度。基于這一原理，研究人員開發(fā)出一項技術(shù)，并開始著力擴(kuò)大利用超聲波誘導(dǎo)氣泡產(chǎn)生的光學(xué)成像技術(shù)的應(yīng)用范圍。
共焦熒光顯微鏡能有選擇地檢測在光焦平面上產(chǎn)生的熒光信號，并提供微型生物組織（如癌細(xì)胞）的高分辨率、高對比度圖像，成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域使用最廣泛的設(shè)備。但由于組織內(nèi)發(fā)生的光散射，當(dāng)深度超過100微米時，光的焦點會變得模糊，嚴(yán)重限制共焦熒光顯微鏡的應(yīng)用和有效性。
為此，聯(lián)合研究團(tuán)隊借助超聲波技術(shù)，在活組織內(nèi)有密集氣泡（密度為90%或以上）的區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建一個氣泡層，并在獲取圖像時保持產(chǎn)生的氣泡。在這個氣泡層中，光子的傳播方向不會發(fā)生畸變。實驗證明，即使在較深的生物組織中，也可以實現(xiàn)光聚焦。此外，通過將這項“超聲誘導(dǎo)組織透明性”技術(shù)應(yīng)用于共焦熒光顯微鏡，他們開發(fā)出首個超聲波誘導(dǎo)光學(xué)清晰顯微鏡，其成像深度是傳統(tǒng)共焦顯微鏡的6倍，且不會對生物組織造成任何損傷。
張金昊表示：“本研究獲得的新技術(shù)將應(yīng)用于各種光學(xué)成像技術(shù)，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(nèi)的幾種光學(xué)療法。”
