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深圳先进院成功研制光声/双光子/二次谐波多模态活体光学显微成像系统
2016-09-14 | 供稿:医工所生物医学光学与分子影像研究室 宋伟 | 【

  日前,中国科学院深圳先进技术研究院医工所生物医学光学与分子影像研究室,在光声/双光子/二次谐波多模态显微成像领域取得新进展。团队在国际上率先成功研制了兼具高空间分辨率和反射成像能力的多模态显微系统,能够同时对活体动物的微血管、细胞、胶原纤维等组织进行无标记在体成像,有望为探索肿瘤微环境及神经血管偶联等重大科学问题提供革新的技术手段。相关科研成果 “Fully integrated reflection-modephotoacoustic, two-photon, andsecond harmonic generationmicroscopy in vivo”( 光声/双光子/二次谐波多模态一体化显微系统)发表在国际学术期刊Scientific Reports(doi:10.1038/srep32240)上。 

  肿瘤微环境及神经血管耦合等生物体系具有极为复杂的形态、功能及分子特征,单一模式的影像技术受成像机制的制约,通常仅能获得组织部分的生物学信息。针对上述问题,研究团队充分发挥多种影像技术的互补成像机制,通过创新设计光、声信号的激发、探测与解析,实现了光声、双光子和二次谐波等三种成像技术的有机集成,构建完成了三者融合的多模态显微系统。该系统具备高达300纳米的空间分辨率、反射成像模式、多重信号的同步提取、及子模态图像的自动配准等多重优势,可从细胞甚至亚细胞层面上对具有复杂解剖结构的活体生物组织进行三维互补成像,包括皮肤组织的血液微循环、上皮细胞、和胶原纤维等;小鼠脑皮层的血管网络和神经元。这一多模态影像技术可为进一步探索肿瘤微环境和神经血管耦合等重大基础科学问题,提供多视角、全方位、精准化的评价。

  该项目由宋亮博士与郑炜博士课题组紧密合作完成。立足于上述研究成果,研究团队除了观察生物组织的形态结构之外,还将进一步研究恶性肿瘤及脑组织微环境的血流、血氧、荧光寿命、及细胞动态迁移等关键生物学功能特征。针对该技术,研究团队已申请并授权了多项发明专利,为相关技术的产业转化与推广应用奠定了基础。该研究获得973、国家自然科学基金、和广东省创新研究团队等项目资助。

  论文链接:http://www.nature.com/articles/srep32240

多模态显微系统及活体组织成像。(A)融合光声/双光子/二次谐波的多模态活体显微系统装置图;(B-C)转基因小鼠脑皮层神经血管偶联的三维结构图像及不同深度处的二维截面图;(D-E)小鼠耳部皮肤三维形态图像及不同深度处的二维截面图。