在活体组织中进行深度和动态的代谢和结构成像
Kunzan Liu1,2, Honghao Cao1,2, Kasey Shashaty1,2
1Research Laboratory of Electronics, MIT, Cambridge, MA 02139, USA.
Science advances
|December 11, 2024
概括
研究人员使用三光子激发NAD (尼古丁胺胺氨基二核酸) 的P) H (尼古丁胺胺氨基二核酸) 来增强细胞活动的深层组织成像. 这项技术可显著增加生物多细胞模型的成像深度,用于先进的生物系统分析.
科学领域:
- 生物光子学 生物光子学
- 细胞成像 细胞成像
- 组织工程是组织工程.
背景情况:
- 无标签成像NAD的P) H自光提供非破坏性,高分辨率可视化细胞活动.
- 有限的透深度 (大约. 在厚组织中的300微米) 限制了由于光散射而导致当前的NAD(P) H成像应用.
研究的目的:
- 为了扩大对活多细胞微组织中NAD (P) H自光的成像深度.
- 为了使复杂的生物模型中细胞行为的更深入,更快的动态成像.
主要方法:
- 使用基于多模纤维的,低重复率,高峰功率的三光子激发,在1100 nm时激发NAD(P) H.
- 使用紧的纤维造型器对非线性脉冲传播的自适应调制,以实现>0.5MW的峰值功率.
- 将该技术应用于生物工程的人类多细胞微组织.
主要成果:
- 在活的多细胞微组织中,成功地将NAD(P) H成像深度扩大到700微米以上.
- 实现了脉冲能量增加八倍,使细胞动态的成像速度更快.
- 在前所未有的深度展示了细胞活动的高分辨率,无标签可视化.
结论:
- 在厚厚的生物样本中,三光子激发NAD(P) H显著克服了两光子成像的透深度限制.
- 开发的模块化系统可为完整的生物系统提供深度和动态的成像.
- 这一进步有可能在癌症研究,免疫学和组织工程等领域得到应用.
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