首臺短波長（520納米）激發(fā)的雙光子顯微系統(tǒng)

近日，中國科學院深圳先進技術研究院研究員鄭煒團隊、北京大學教授施可彬團隊合作，研制出首臺短波長（520納米）激發(fā)的雙光子顯微系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于毛細血管的高分辨率、無標記、無創(chuàng)活體成像，相關成果論文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。

對微血管網(wǎng)絡在其自然環(huán)境中進行形態(tài)評估，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)展提供了獨特視角。目前，無需標記物的高分辨率三維成像技術的缺乏，限制了對微血管的體內(nèi)研究。以往采用藍寶石激光器（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，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。但以往研究只能依賴藍寶石激光器和光參量振蕩及放大技術或光子晶體光纖（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，價格昂貴，結構復雜，易受環(huán)境影響等問題。

（a）血紅細胞和（b）毛細血管的無標記、高分辨成像結果

該研究借助施可彬團隊自行研制的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合的技術，實現(xiàn)了毛細血管的無標記、活體、高分辨成像。整個雙光子顯微系統(tǒng)橫向分辨率達到260納米，縱向分辨率為1.3微米，在體成像深度可達200微米。該設備的研發(fā)將為后續(xù)血管相關的疾病機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基金、廣東省自然科學基金等項目支持。