來源：全球前沿科學
光聲成像是一種G端技術，它使用光和聲音來創建身體內部的圖像。當脈沖激光照射生物組織表面時，部分光子能量被組織吸收產生熱量。熱量的增加導致組織的熱彈性膨脹，以超聲波的形式釋放能量。通過掃描樣本并收集相應的光聲信號，研究人員能夠重建生物組織的 2D 或 3D 圖像。
通常，超聲換能器收集光聲信號。但由于聲波在空氣中會衰減，通常需要在組織樣本和換能器之間加入水或超聲凝膠，以保證信號檢測的靈敏度。這種物理接觸或浸泡可能對生物樣品產生重大影響，很大地限制了傳統光聲成像在許多實際場景中的適用性。另一方面，由于超聲換能器先天的結構和材料特性，其中心響應頻率和檢測帶寬受到限制，這可能會降低系統在寬帶信號檢測方面的靈敏度。考慮到這些限制，傳統的光聲成像需要更新以進行高質量的光聲研究。
光聲遙感成像是一種新型的光聲成像模態。與使用超聲波換能器的傳統聲學檢測不同，光聲遙感使用另一種激光束來檢測聲學信號。具體地，采用另一個激光源作為與激發光束共焦的探測光束。當樣品吸收能量產生初始壓力時，由于彈性光學折射率調制，樣品表面的折射率瞬間發生變化。通過監測探測光束的反射強度，可以分析相應的光聲信號。聲學信號的全光學檢測消除了與樣品的直接接觸。同時，由于光學傳感，檢測帶寬可以很容易地從有限的超聲換能器轉移到更寬的光電二極管，這為進一步提高系統的檢測靈敏度和信噪比提供了可能性。
基于上述見解，香港大學的一個研究團隊*近報道了用于脂質非接觸成像的近紅外光聲遙感顯微鏡。據Advanced Photonics Nexus報道，該團隊的光聲遙感顯微鏡使用 1.7μm 摻銩光纖激光器作為泵浦光束，選擇性地激發脂質中的C-H鍵。同時，采用另一個1.5μm連續波（CW）激光器作為與泵浦光束共焦的檢測光束來檢測初始超聲壓力。這種超聲波信號的光學檢測省去了超聲波換能器的使用，實現了光聲信號的遙感。同時，該方法提供了更寬的檢測帶寬，提高了系統的檢測靈敏度和信噪比。
在他們的實驗中，該團隊首先通過光聲遙感展示了兩種形式的純脂質樣品的成像結果，并分析了信號對應的功率譜密度。他們發現，與傳統換能器相比，光學檢測方法可以提供更寬的頻率響應。他們還對包括線蟲和腦切片在內的生物樣本進行了光聲遙感成像，顯示出良好的對比度和信噪比，展示了組織尺度上的高性能成像能力。
“光聲遙感顯微鏡實現了可以靶向特定分子鍵的無標記成像，”通訊作者、香港大學工程學教授 Kenneth KY Wong 評論道。他補充說：“超聲波信號的光學檢測提供了非接觸式操作和更寬的頻率響應。同時，光聲遙感顯微鏡顯示出在組織尺度上進行脂質分布映射的高性能。” 新開發的技術在各種生物醫學研究中具有巨大的應用潛力。
香港大學工程教授Kenneth K.Y.Wong表示：“光聲遙感顯微鏡實現了無標簽成像，可以針對特定的分子鍵。超聲波信號的光學檢測提供了非接觸操作和更寬的頻率響應。同時，光聲遙感顯微鏡在組織尺度上顯示出高性能的脂質分布圖。”這項新開發的技術在各種生物醫學研究中具有巨大的應用潛力。
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