近日，中科院上海光機(jī)所楊帆研究員牽頭成功研制了國際首臺(tái)高時(shí)空分辨受激布里淵顯微鏡，該系統(tǒng)在保持優(yōu)異成像質(zhì)量和高頻譜特異性的前提下，將成像速度提升兩個(gè)數(shù)量級(jí)，首次在國際上實(shí)現(xiàn)了亞毫秒時(shí)間分辨與亞微米空間分辨的三維力學(xué)成像，為生命科學(xué)中的力學(xué)研究提供了重要工具。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》。

布里淵顯微成像是一種新的全光學(xué)、非接觸、三維力學(xué)成像技術(shù)，具有高空間分辨率，在力學(xué)生物學(xué)、眼科與腫瘤診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛力。然而，受限于成像速度，布里淵顯微成像技術(shù)尚無法完成較為快速的測(cè)量。

為了突破上述瓶頸，我國研究人員開發(fā)出一套波長為780納米、峰值功率為267瓦的高峰值功率、低占空比脈沖光纖激光系統(tǒng)，并結(jié)合高抑噪自平衡探測(cè)方案實(shí)現(xiàn)了超過31dB的噪聲抑制。該系統(tǒng)在30毫瓦平均功率下，實(shí)現(xiàn)了每像素僅200微秒的成像速度，領(lǐng)先于現(xiàn)有技術(shù)水平。

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脈沖光纖激光系統(tǒng)和 PL-SBS顯微鏡的示意圖

在此基礎(chǔ)上，科研人員又在單細(xì)胞、類器官、斑馬魚胚胎及卵泡等多個(gè)生物樣本上驗(yàn)證了這一系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)。值得一提的是，利用這套顯微鏡系統(tǒng)，研究團(tuán)隊(duì)在斑馬魚胚胎中觀測(cè)到雙布里淵峰，揭示了異質(zhì)性細(xì)胞外基質(zhì)與腔體中的力學(xué)差異；在秀麗隱桿線蟲胚胎發(fā)育過程中，實(shí)時(shí)捕捉到早期細(xì)胞分裂中的力學(xué)動(dòng)態(tài)變化，展現(xiàn)了出色的時(shí)空分辨能力與生物應(yīng)用潛力。

這項(xiàng)研究突破了傳統(tǒng)SBS顯微鏡成像速度與靈敏度的技術(shù)瓶頸，在多個(gè)生物模型中展現(xiàn)出顯著性能優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)有望成為揭示生命力學(xué)機(jī)制、探索疾病發(fā)生與發(fā)育動(dòng)態(tài)的全新工具，推動(dòng)布里淵顯微技術(shù)向更廣泛的基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用場(chǎng)景拓展。

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