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近日，來自中國西安電子科技大學(xué)生物光學(xué)成像研究組的研究人員通過研究開發(fā)了一種全新的成像技術(shù)：受激拉曼投影顯微和斷層成像術(shù)(Stimulated Raman projection microscopy and tomography)；這一技術(shù)結(jié)合了受激拉曼散射顯微成像免標(biāo)記以及貝塞爾光束穿透深的優(yōu)點(diǎn)，使得在不采用熒光標(biāo)記情況下的三維容積成像成為可能。相關(guān)成果以“Volumetric Chemical Imaging by Stimulated Raman Projection Microscopy and Tomography”為題發(fā)表在近日的國際雜志Nature Communications上。
基于受激拉曼散射現(xiàn)象的容積成像模態(tài)。(a) 基于已有高斯光束受激拉曼顯微鏡的層析成像方法；(b) 基于貝塞爾光束的受激拉曼投影顯微成像方法；(c) 基于貝塞爾光束的受激拉曼投影斷層成像方法。
受激拉曼投影成像利用一對貝塞爾光束代替?zhèn)鹘y(tǒng)受激拉曼散射顯微鏡中的高斯光束作為激發(fā)源照射樣品。相比于高斯光束，貝塞爾光束可以在較長的一段距離內(nèi)保持聚焦?fàn)顟B(tài)，因此可以在一段細(xì)長的圓柱聚焦體積內(nèi)(直徑：亞微米-微米，長度：幾百微米-毫米)產(chǎn)生受激拉曼信號。通過在樣本后收集受激拉曼信號沿光束傳播方向的累積信號，同時結(jié)合二維平面掃描技術(shù)、斷層成像技術(shù)和樣本旋轉(zhuǎn)技術(shù)，該研究團(tuán)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(nèi)的化學(xué)成分及其分布信息。
“三維容積化學(xué)成像能夠讓人們更好地理解復(fù)雜三維生物系統(tǒng)中的化學(xué)組分，”論文的第一作者，西安電子科技大學(xué)的陳雪利博士說，“這種技術(shù)利用一種稱為貝塞爾光束的特殊光束，這種光束能夠比用于其他成像技術(shù)中的傳統(tǒng)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(chǎn)生更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因為它可以直接對整個體積進(jìn)行成像，而不是通過深度掃描進(jìn)行信號疊加。”
“得益于貝塞爾光束的長聚焦距離和焦點(diǎn)自我修復(fù)特性，受激拉曼投影成像技術(shù)更適合于深度組織成像，在大尺度樣本成像中具有優(yōu)越的定量能力和快速的三維成像能力�！闭撐耐ㄓ嵶髡�，美國普渡大學(xué)的程繼新教授補(bǔ)充道，“這一技術(shù)有望突破已有顯微成像技術(shù)在樣本尺度上的瓶頸，在研究細(xì)胞新陳代謝、腦功能、發(fā)育生物學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值，有望實現(xiàn)避免采集血液樣本進(jìn)行藥物測試或靶標(biāo)篩選，從而實現(xiàn)非侵入式的早期疾病診斷�！�
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