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我國科學(xué)家成功研制高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡

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我國科學(xué)家成功研制高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡

2025年07月15日 11:42 來(lái)源:央視新聞客戶(hù)端
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  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(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)數量級,首次在國際上實(shí)現了亞毫秒時(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。

  細胞和組織的力學(xué)性質(zhì)在功能調控、發(fā)育過(guò)程和疾病機制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而,現有力學(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(wèn)題,難以滿(mǎn)足高精度三維力學(xué)成像需求。

  近年來(lái),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20毫秒,制約了動(dòng)態(tài)過(guò)程的實(shí)時(shí)觀(guān)測。

  為了突破上述瓶頸,我國研究人員開(kāi)發(fā)出一套波長(cháng)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,并結合高抑噪自平衡探測方案實(shí)現了超過(guò)31dB的噪聲抑制。該系統在30mW平均功率下,實(shí)現了每像素僅200微秒的成像速度,領(lǐng)先于現有技術(shù)水平。

  在此基礎上,科研人員又在單細胞、類(lèi)器官、斑馬魚(yú)胚胎及卵泡等多個(gè)生物樣本上驗證了這一系統的性能,均展現出優(yōu)秀的時(shí)空分辨能力與生物應用潛力。

  這項研究突破了傳統SBS顯微鏡成像速度與靈敏度的技術(shù)瓶頸,在多個(gè)生物模型中展現出顯著(zhù)性能優(yōu)勢。該系統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(dòng)態(tài)的全新工具,推動(dòng)布里淵顯微技術(shù)向更廣泛的基礎研究與臨床應用場(chǎng)景拓展。(總臺央視記者 帥俊全 褚爾嘉)

【編輯:黃鈺涵】
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