近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員鄭煒團(tuán)隊(duì)提出一種基于激發(fā)光梯度編碼的快速三維成像技術(shù)，可使雙光子體成像速度比傳統(tǒng)技術(shù)提升5至10倍。

相關(guān)研究成果以Axial gradient excitation accelerates volumetric imaging of two-photon microscopy為題，發(fā)表在Photonics Research上。

雙光子顯微鏡具有亞微米級的成像分辨率和毫米級的成像深度，被廣泛應(yīng)用在神經(jīng)結(jié)構(gòu)和功能成像以及其他活體成像研究中。傳統(tǒng)的雙光子三維成像是將雙光子激發(fā)的焦點(diǎn)在樣品中進(jìn)行逐層的二維掃描來實(shí)現(xiàn)的，這種三維成像方法不僅速度受限且增加了樣品暴露在高能激光中的時間，對生物組織造成光損傷和光漂白，不利于活體組織的長時間成像。

該研究提出的新型梯度光場雙光子顯微成像技術(shù)只需要進(jìn)行兩次二維掃描即可獲得樣品的三維信息，極大降低了激光對樣品的損害。

在生活中，可利用編碼來確定位置。與此類似，梯度光場技術(shù)設(shè)計(jì)了一對軸向拉長并且強(qiáng)度梯度變化的焦點(diǎn)，利用這對焦點(diǎn)的強(qiáng)度變化來編碼并解析出物體的位置：橫向掃描第一個梯度焦點(diǎn)得到的圖像中，位置較淺處的樣品熒光強(qiáng)度強(qiáng)，位置較深處的樣品熒光強(qiáng)度弱，第二個焦點(diǎn)對應(yīng)的圖像則正好相反。兩幅圖像的和反映了樣品的真實(shí)三維熒光強(qiáng)度，圖像的比值則反映了熒光的深度信息。該方法可一次分辨深度12微米內(nèi)三維信息，熒光點(diǎn)軸向定位精度為0.63微米。梯度光場雙光子顯微鏡非常適合活體細(xì)胞的三維成像，在觀測巨噬細(xì)胞吞噬熒光小球的實(shí)驗(yàn)中，能夠快速捕捉熒光小球在巨噬細(xì)胞內(nèi)外的三維運(yùn)動軌跡，并精確定量出巨噬細(xì)胞運(yùn)載小球的速度。

（a）：梯度光場雙光子顯微成像原理、（b）：巨噬細(xì)胞吞噬小球過程、（c）：小球的運(yùn)動軌跡、（d）：小球運(yùn)動軌跡的量化與評估

該研究得到國家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制項(xiàng)目、重大研究計(jì)劃以及廣東省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等支持。 

論文鏈接：http://www.researching.cn/EN/Article/OJ413c742e927b56cd