來源：全球前沿科學(xué)

光聲成像是一種G端技術(shù)，它使用光和聲音來創(chuàng)建身體內(nèi)部的圖像。當(dāng)脈沖激光照射生物組織表面時，部分光子能量被組織吸收產(chǎn)生熱量。熱量的增加導(dǎo)致組織的熱彈性膨脹，以超聲波的形式釋放能量。通過掃描樣本并收集相應(yīng)的光聲信號，研究人員能夠重建生物組織的 2D 或 3D 圖像。

通常，超聲換能器收集光聲信號。但由于聲波在空氣中會衰減，通常需要在組織樣本和換能器之間加入水或超聲凝膠，以保證信號檢測的靈敏度。這種物理接觸或浸泡可能對生物樣品產(chǎn)生重大影響，很大地限制了傳統(tǒng)光聲成像在許多實際場景中的適用性。另一方面，由于超聲換能器先天的結(jié)構(gòu)和材料特性，其中心響應(yīng)頻率和檢測帶寬受到限制，這可能會降低系統(tǒng)在寬帶信號檢測方面的靈敏度?？紤]到這些限制，傳統(tǒng)的光聲成像需要更新以進(jìn)行高質(zhì)量的光聲研究。

光聲遙感成像是一種新型的光聲成像模態(tài)。與使用超聲波換能器的傳統(tǒng)聲學(xué)檢測不同，光聲遙感使用另一種激光束來檢測聲學(xué)信號。具體地，采用另一個激光源作為與激發(fā)光束共焦的探測光束。當(dāng)樣品吸收能量產(chǎn)生初始壓力時，由于彈性光學(xué)折射率調(diào)制，樣品表面的折射率瞬間發(fā)生變化。通過監(jiān)測探測光束的反射強(qiáng)度，可以分析相應(yīng)的光聲信號。聲學(xué)信號的全光學(xué)檢測消除了與樣品的直接接觸。同時，由于光學(xué)傳感，檢測帶寬可以很容易地從有限的超聲換能器轉(zhuǎn)移到更寬的光電二極管，這為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的檢測靈敏度和信噪比提供了可能性。

基于上述見解，香港大學(xué)的一個研究團(tuán)隊*近報道了用于脂質(zhì)非接觸成像的近紅外光聲遙感顯微鏡。據(jù)Advanced Photonics Nexus報道，該團(tuán)隊的光聲遙感顯微鏡使用 1.7μm 摻銩光纖激光器作為泵浦光束，選擇性地激發(fā)脂質(zhì)中的C-H鍵。同時，采用另一個1.5μm連續(xù)波（CW）激光器作為與泵浦光束共焦的檢測光束來檢測初始超聲壓力。這種超聲波信號的光學(xué)檢測省去了超聲波換能器的使用，實現(xiàn)了光聲信號的遙感。同時，該方法提供了更寬的檢測帶寬，提高了系統(tǒng)的檢測靈敏度和信噪比。

在他們的實驗中，該團(tuán)隊首先通過光聲遙感展示了兩種形式的純脂質(zhì)樣品的成像結(jié)果，并分析了信號對應(yīng)的功率譜密度。他們發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)換能器相比，光學(xué)檢測方法可以提供更寬的頻率響應(yīng)。他們還對包括線蟲和腦切片在內(nèi)的生物樣本進(jìn)行了光聲遙感成像，顯示出良好的對比度和信噪比，展示了組織尺度上的高性能成像能力。

“光聲遙感顯微鏡實現(xiàn)了可以靶向特定分子鍵的無標(biāo)記成像，”通訊作者、香港大學(xué)工程學(xué)教授 Kenneth KY Wong 評論道。他補(bǔ)充說：“超聲波信號的光學(xué)檢測提供了非接觸式操作和更寬的頻率響應(yīng)。同時，光聲遙感顯微鏡顯示出在組織尺度上進(jìn)行脂質(zhì)分布映射的高性能?！?新開發(fā)的技術(shù)在各種生物醫(yī)學(xué)研究中具有巨大的應(yīng)用潛力。

香港大學(xué)工程教授Kenneth K.Y.Wong表示：“光聲遙感顯微鏡實現(xiàn)了無標(biāo)簽成像，可以針對特定的分子鍵。超聲波信號的光學(xué)檢測提供了非接觸操作和更寬的頻率響應(yīng)。同時，光聲遙感顯微鏡在組織尺度上顯示出高性能的脂質(zhì)分布圖。”這項新開發(fā)的技術(shù)在各種生物醫(yī)學(xué)研究中具有巨大的應(yīng)用潛力。

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