近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所楊帆研究員牽頭成功研制了國際首臺高時空分辨受激布里淵顯微鏡，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數(shù)量級，首次在國際上實現(xiàn)了亞毫秒時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)成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》(Nature Photonics)發(fā)表。

　　細(xì)胞和組織的力學(xué)性質(zhì)在功能調(diào)控、發(fā)育過程和疾病機制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有力學(xué)檢測技術(shù)如原子力顯微鏡和光學(xué)相干彈性成像受限于接觸性、淺層成像或空間分辨率不足等問題，難以滿足高精度三維力學(xué)成像需求。

　　近年來，布里淵顯微成像作為新的全光學(xué)、非接觸、三維力學(xué)成像技術(shù)，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。特別是，受激布里淵顯微鏡具備更高的空間和頻譜分辨率，但受限于成像速度，典型單像素時間達(dá)20毫秒，制約了動態(tài)過程的實時觀測。

　　為了突破上述瓶頸，我國研究人員開發(fā)出一套波長為780nm、峰值功率為267W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方案實現(xiàn)了超過31dB的噪聲抑制。該系統(tǒng)在30mW平均功率下，實現(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。

　　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生物樣本上驗證了這一系統(tǒng)的性能，均展現(xiàn)出優(yōu)秀的時空分辨能力與生物應(yīng)用潛力。

　　這項研究突破了傳統(tǒng)SBS顯微鏡成像速度與靈敏度的技術(shù)瓶頸，在多個生物模型中展現(xiàn)出顯著性能優(yōu)勢。該系統(tǒng)有望成為揭示生命力學(xué)機制、探索疾病發(fā)生與發(fā)育動態(tài)的全新工具，推動布里淵顯微技術(shù)向更廣泛的基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用場景拓展。(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉)