近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究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，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(jī)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(shí)間達(dá)20毫秒，制約了動(dòng)態(tài)過程的實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了超過31dB的噪聲抑制。該系統(tǒng)在30mW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。

　　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，均展現(xiàn)出優(yōu)秀的時(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)用場景拓展。(總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉)