Nat Commun：中國科學家開發出全新容積化學成像技術 有望實現非侵入性早期疾病診斷

近日，來自中國西安電子科技大學生物光學成像研究組的研究人員通過研究開發了一種全新的成像技術：受激拉曼投影顯微和斷層成像術(Stimulated Raman projection microscopy and tomography)；這一技術結合了受激拉曼散射顯微成像免標記以及貝塞爾光束穿透深的優點，使得在不採用熒游標記情況下的三維容積成像成為可能。相關成果以「Volumetric Chemical Imaging by Stimulated Raman Projection Microscopy and Tomography」為題發表在近日的國際雜誌Nature Communications上。

基於受激拉曼散射現象的容積成像模態。(a) 基於已有高斯光束受激拉曼顯微鏡的層析成像方法；(b) 基於貝塞爾光束的受激拉曼投影顯微成像方法；(c) 基於貝塞爾光束的受激拉曼投影斷層成像方法。

圖片來源：Xueli Chen et al.

受激拉曼投影成像利用一對貝塞爾光束代替傳統受激拉曼散射顯微鏡中的高斯光束作為激發源照射樣品。相比於高斯光束，貝塞爾光束可以在較長的一段距離內保持聚焦狀態，因此可以在一段細長的圓柱聚焦體積內(直徑：亞微米-微米，長度：幾百微米-毫米)產生受激拉曼信號。通過在樣本後收集受激拉曼信號沿光束傳播方向的累積信號，同時結合二維平面掃描技術、斷層成像技術和樣本旋轉技術，該研究團隊建立了受激拉曼投影顯微和斷層成像方法，可快速地定量三維體積內的化學成分及其分布信息。

「三維容積化學成像能夠讓人們更好地理解複雜三維生物系統中的化學組分，」論文的第一作者，西安電子科技大學的陳雪利博士說，「這種技術利用一種稱為貝塞爾光束的特殊光束，這種光束能夠比用於其他成像技術中的傳統高斯光束提供更長的聚焦長度，使得其更容易穿透深層組織。受激拉曼投影成像避免使用熒光染料，同時能夠產生更準確的數據，因為它可以直接對整個體積進行成像，而不是通過深度掃描進行信號疊加。」

「得益於貝塞爾光束的長聚焦距離和焦點自我修復特性，受激拉曼投影成像技術更適合於深度組織成像，在大尺度樣本成像中具有優越的定量能力和快速的三維成像能力。」論文通訊作者，美國普渡大學的程繼新教授補充道，「這一技術有望突破已有顯微成像技術在樣本尺度上的瓶頸，在研究細胞新陳代謝、腦功能、發育生物學等領域具有重要應用價值，有望實現避免採集血液樣本進行藥物測試或靶標篩選，從而實現非侵入式的早期疾病診斷。」

原始出處：

Xueli Chen, Chi Zhang, Peng Lin, et al. Volumetric chemical imaging by stimulated Raman projection microscopy and tomography. Nature Communications, (2017)

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