近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員鄭煒團(tuán)隊(duì)、北京大學(xué)教授施可彬團(tuán)隊(duì)合作，研制出首臺(tái)短波長（520納米）激發(fā)的雙光子顯微系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于毛細(xì)血管的高分辨率、無標(biāo)記、無創(chuàng)活體成像，相關(guān)成果論文In vivo label-free two-photon excitation autofluorescence microscopy of microvasculature using a 520 nm femtosecond fiber laser發(fā)表在Optics Letters上。

對(duì)微血管網(wǎng)絡(luò)在其自然環(huán)境中進(jìn)行形態(tài)評(píng)估，為理解感染、高血壓、糖尿病、缺血、癌癥等各種疾病的發(fā)生和發(fā)展提供了獨(dú)特視角。目前，無需標(biāo)記物的高分辨率三維成像技術(shù)的缺乏，限制了對(duì)微血管的體內(nèi)研究。以往采用藍(lán)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(tǒng)給血管成像時(shí)，由于血管自身幾乎不發(fā)熒光，需要提前在血管中注射熒光染料。近年來，科研人員發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞在可見光飛秒激光激發(fā)下可發(fā)出微弱的自發(fā)熒光信號(hào)。但以往研究只能依賴藍(lán)寶石激光器和光參量振蕩及放大技術(shù)或光子晶體光纖（PCF）產(chǎn)生超連續(xù)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(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易受環(huán)境影響等問題。

（a）血紅細(xì)胞和（b）毛細(xì)血管的無標(biāo)記、高分辨成像結(jié)果

該研究借助施可彬團(tuán)隊(duì)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(fā)和熒光壽命成像相結(jié)合的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了毛細(xì)血管的無標(biāo)記、活體、高分辨成像。整個(gè)雙光子顯微系統(tǒng)橫向分辨率達(dá)到260納米，縱向分辨率為1.3微米，在體成像深度可達(dá)200微米。該設(shè)備的研發(fā)將為后續(xù)血管相關(guān)的疾病機(jī)理研究與治療策略探索提供重要工具。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。