IT之家 08月25日
麻省理工研发新型显微镜,深层成像活体脑细胞
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麻省理工学院的研究人员开发出一种创新的“多光子入-声波出”显微镜技术,结合长波长三光子激光与超声检测,能够实现对活体脑组织内单个细胞的高分辨率深层成像。该技术利用光吸收产生的微小热胀效应激发声波,并通过高灵敏度超声麦克风探测这些声波来构建三维细胞图像,有效克服了光散射的限制,将成像深度提升了五倍。这项无需标记的先进技术在脑科学研究和潜在的临床应用方面具有重要意义,有望用于检测神经疾病生物标志物。

🔬 **突破性成像技术:** 麻省理工学院的研究人员成功研发出一种名为“多光子入-声波出”的显微镜技术,该技术巧妙地结合了长波长三光子激光和超声检测,为脑组织深层单细胞成像带来了革命性的进展。

🔊 **声波成像原理:** 该显微镜的核心在于利用细胞吸收三光子激光能量后产生的微小热胀效应,进而激发可穿透组织的声波。高灵敏度超声麦克风能够探测这些声波信号,并将其转化为精确的三维细胞图像,显著减少了光散射的影响,实现了更深的成像。

⬆️ **显著提升成像深度:** 与现有显微方法相比,该技术能够实现对脑组织深层的高分辨率成像,已成功穿透 1.1 毫米厚的人类大脑类器官成像与细胞代谢密切相关的 NAD(P)H 分子,成像深度提升了五倍,为脑科学研究提供了前所未有的观察视角。

💡 **临床应用潜力:** 该技术无需外加化学染料或进行基因改造,具有良好的临床应用前景。研究团队预计未来可将其应用于脑外科手术中,用于检测阿尔茨海默病等神经疾病的生物标志物,为疾病诊断和治疗提供新的手段。

IT之家 8 月 25 日消息,科技媒体 notebookcheck 昨日(8 月 24 日)发布博文,报道称麻省理工学院研究人员研发出一种“多光子入-声波出”显微镜技术,结合长波长三光子激光与超声检测,实现对活体脑组织内单个细胞的深层成像。

IT之家援引博文介绍,该创新显微镜系统能突破传统成像限制,实现对脑组织深层单细胞的高分辨率成像,相关成果已发表在《Light: Science and Applications》期刊上。

该系统的核心是“多光子入-声波出”(Multiphoton-In and Acoustic-Out)双阶段成像原理。首先,设备使用强烈且超短脉冲的长波长“三光子光”(three-photon light)精准照射目标细胞,激发细胞内特定分子。

与传统依赖微弱荧光信号不同,这一方法转而捕捉光吸收引发的细胞微小热胀效应所产生的声波。在细胞吸收光能后,会因温度瞬间上升而发生微小膨胀,从而产生可穿透组织的声波。

系统内的高灵敏超声麦克风可探测这些声波,并将信号转化为精细的三维细胞图像,这种声学信号成像的优势在于可减少光散射影响,从而显著提升成像深度。

在实验中,研究人员利用该技术成功穿透 1.1 毫米厚的人类大脑类器官成像 NAD (P) H 分子,该分子与细胞代谢及神经元活动密切相关。相比现有免标记显微方法,该深度提升了 5 倍,为脑科学研究提供了更广阔的观察空间。

由于无需外加化学染料或进行基因改造,该技术在临床上具有较大应用潜力。研究团队预计,未来可将其用于脑外科手术中对阿尔茨海默病等神经疾病生物标志物的检测。目前相关实验已在体外和离体脑组织中取得成果,下一步计划在活体动物模型中验证其性能。

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