近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員楊帆牽頭研制成功國(guó)際首臺(tái)高時(shí)空分辨布里淵顯微鏡。這一系統(tǒng)在保持優(yōu)異成像質(zhì)量和高頻譜特異性的前提下，將布里淵顯微成像速度提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了亞毫秒時(shí)間分辨與亞微米空間分辨的力學(xué)成像。

　　細(xì)胞和組織的力學(xué)性質(zhì)在功能調(diào)控、發(fā)育過程和疾病機(jī)制中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，現(xiàn)有力學(xué)檢測(cè)技術(shù)如原子力顯微鏡和光學(xué)相干彈性成像受限于接觸性、淺層成像或空間分辨率不足等問題，難以滿足高精度三維力學(xué)成像需求。

　　近年來，布里淵顯微成像作為新的全光學(xué)、非接觸、三維力學(xué)成像技術(shù)，在力學(xué)生物學(xué)、眼科與腫瘤診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛力。特別是，受激布里淵顯微鏡具備更高的空間和頻譜分辨率，但受限于成像速度，典型單像素時(shí)間達(dá)20毫秒，制約了動(dòng)態(tài)過程的實(shí)時(shí)觀測(cè)。

　　為突破上述瓶頸，研究人員開發(fā)出一套波長(zhǎng)為780nm、峰值功率為267W的高峰值功率、低占空比脈沖光纖激光系統(tǒng)，并結(jié)合高抑噪自平衡探測(cè)方案實(shí)現(xiàn)了超過31dB的噪聲抑制。該系統(tǒng)在30mW平均功率下，實(shí)現(xiàn)了每像素僅200微秒的成像速度，領(lǐng)先于現(xiàn)有技術(shù)水平。

　　進(jìn)一步，科研人員在多個(gè)生物樣本上驗(yàn)證了這一系統(tǒng)的性能。該系統(tǒng)在單細(xì)胞、類器官、斑馬魚胚胎及卵泡的成像中，實(shí)現(xiàn)了0.49×0.49×2.1 μm3的空間分辨率和7.7 MHz頻移測(cè)量精度；在斑馬魚胚胎中觀測(cè)到雙布里淵峰，揭示了異質(zhì)性細(xì)胞外基質(zhì)與腔體中的力學(xué)差異；在秀麗隱桿線蟲胚胎發(fā)育過程中，實(shí)時(shí)捕捉到早期細(xì)胞分裂中的力學(xué)動(dòng)態(tài)變化，展現(xiàn)出時(shí)空分辨能力與生物應(yīng)用潛力。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-光子學(xué)》（Nature Photonics）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目的支持。

脈沖激光受激布里淵顯微成像技術(shù)應(yīng)用于各種生物樣品顯微成像