Tvåfotonmikroskopi (14:00) spelar en tillförlitligt effektiv roll vid icke-invasiv djupvävnadsavbildning i biomedicinsk undersökning. Sedan uppfinningen av tvåfotonmikroskopet i slutet av 1900-talet har det funnits ett stadigt flöde av relaterad forskning som går framåt 14:00 – från fluoroforer till avbildningsmetoder och tillämpningar – inom biokemi och medicin.

Hur man avbildar djupare vävnader har varit en stor utmaning vid tvåfotonavbildning. Laserkällor kan potentiellt hantera den utmaningen. Den traditionella Ti:sapphire-lägeslåsta lasern för tvåfotonavbildning är dock begränsad av sin höga repetitionsfrekvens och kan inte ge den höga pulsenergi som behövs för djupvävnadsavbildning vid låg exponeringseffekt. Fiberlasern övervinner den höga repetitionshastigheten bekvämt genom att lägga till några dussin meter fibrer i kaviteten, men i vissa fall lider den av låga förstärkningar och lågt signal-brusförhållande (SNR).

Nyligen, som rapporterats i Advanced Photonics Nexus , utvecklade forskare från Kenneth Wongs Omega Group vid University of Hong Kong (HKU) en högpresterande laser som en ny typ av ljuskälla för multifotonmikroskopi. De rapporterade en 937-nm laser, frekvensen fördubblad från en helt fiberlägeslåst laser vid 1,8 μm, med en låg repetitionsfrekvens på ~9 MHz och en hög SNR på 74 dB.

Den nya 937-nm laserkällan förlitar sig på självfasmodulering i singelmodsfibern för att samtidigt öka 1,8 μm-effekten och komprimera pulsbredden. 937-nm laserdesign är lämplig för högkänslig djupvävnadsavbildning av flera fluorescensproteiner. Laserljuskällan tillhandahåller tvåfotonexcitationer på flera biologiska vävnadstyper. Penetrationsdjupet som visades med en mushjärna nådde 620 μm, vilket avslöjar förmågan hos denna teknik för djupvävnadsavbildning. Forskarna genomförde också andra-harmoniska generationens (SHG)-avbildningar, demonstrerade etikettfri avbildning och validerade initialt potentialen hos denna ljuskälla för multimodala avbildningstillämpningar.

Thanks to its low repetition frequency and high signal-to-noise ratio, the light source requires only 10 mW of power to image tissue at depths of over 600 µm, significantly lower than the 40-MHz fiber laser, which requires approximately 200-mW power at a similar depth. This greatly reduces photobleaching and photodamage in imaging, improving the depth of tissue imaging and safety in live (in vivo) imaging.

This work will facilitate greater insights into deep tissue imaging for research and biomedical applications. Postdoctoral fellow at HKU and corresponding author Tian Qiao remarks that "this novel high-SNR 937-nm laser source achieves a good balance between sensitivity, penetration depth, and imaging speed for two-photon imaging. Its great performance in two-photon imaging indicates its exciting potential for biological investigations, such as in vivo deep-tissue imaging and multimode imaging." + Utforska vidare

High-power hybrid laser emitter penetrates deeper into skin to enhance disease diagnosis