光学分辨率光声显微镜（OR-PAM）凭借光/声共聚焦实现细胞级、无标记活体成像，但长期受制于“光源昂贵、红光信号弱、声光耦合效率低”三大问题，限制了其在更深、更快、更广谱成像中的应用。具体如下：（1）在光源部分，≥kHz高重频、≥百纳焦能量、可多波长切换的商业化激光器稀缺且成本高；（2）在红光谱区灵敏度方面，>600 nm 血红蛋白与常用染料吸收下降，导致信噪比与成像深度受限；（3）在声光耦合方面，传统耦合器要么装配复杂、要么灵敏度不足，难以兼顾带宽与数值孔径。
基于以上问题和挑战，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所张雅超研究员团队推出高灵敏度多光谱光学分辨率光声显微镜（MW-OR-PAM），以“光源—探头—对比增强”三位一体设计，针对性化解瓶颈。包括（1）研制多波长高速切换光源（SRS-Fiber Laser Source）。基于保偏光纤的受激拉曼散射（SRS），以一台 532 nm 纳秒激光器扩展至 532–620 nm 可调输出，用于血氧成像的波长切换 <1 µs（亚微秒级），重频上限达MHz，覆盖高速活体成像需求。以通用绿光泵浦替代多台专用多谱段激光器，显著降低成本。（2）研制高灵敏度光声探头，以P(VDF-TrFE) 薄膜与光学透镜同轴布局，实现光激发/光声探测共轴，光声探头数值孔径达到 0.67，带宽 98.94%，光学透过率高达90%，在保持高分辨率的同时显著提升灵敏度与频谱覆盖，兼顾对比度与定量稳定性。（3）引入生物兼容组织透明化染料柠檬黄（Tartrazine），在 ≥600 nm 波段实现活体可逆透明化，定向提升红光通道的信噪比与有效成像深度，补齐多光谱血氧定量的“短板”。
团队通过大量的活体实验，证明了MW-OR-PAM可实现高分辨率活体血管成像、血氧饱和度成像、经颅脑成像。MW-OR-PAM从绿光到红光的一体化谱段覆盖，兼顾结构-功能双重信息；MHz 级重频与亚微秒切换，有望让高速生理动态过程（血流/代谢/神经耦合）捕获更可靠；单泵源配合光纤SRS的方案与同轴探头设计，降低系统复杂度，利于复制与转化。
未来，MW-OR-PAM平台有望在脑科学、肿瘤微环境、缺血再灌注、代谢与药效评估等方向，提供更深、更快、更准的多尺度功能成像能力，推动从实验室走向临床前与产业化应用。
图1. MW-OR-PAM原理图及活体组织可逆透明化光声成像示意图
图2. MW-OR-PAM无标记活体血管结构、血氧饱和度成像结果
图 3. MW-OR-PAM活体组织可逆透明化无标记成像结果
相关研究成果以题为“Multi-wavelength photoacoustic microscopy enhanced by high-sensitivity probe and reversible tissue transparent molecules” 的论文发表在国际知名期刊Photonics Research (中科院一区TOP) 上。中国科学院苏州医工所与中国科学技术大学联合培养博士研究生徐茂源为论文的第一作者，中国科学院苏州医工所崔崤峣研究员和张雅超研究员为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院高层次引才计划、姑苏创新创业领军人才计划、苏州市基础研究试点等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.565972
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