解锁多模态非线性显微镜用于在连续波激发下深层组织成像,可调节升级转换纳米粒子

科学领域:

• 生物医学光学 生物医学光学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 非线性显微镜提供了优异的3D成像,但受到昂贵的超快脉冲激光器的阻碍.
• 向上转换纳米粒子 (UCNPs) 提供了一个替代方案,在更简单的激发下表现出非线性光学特性.
• 稀土合纳米晶体,如Yb³⁺/Tm³⁺共合NaYF₄,对多式非线性成像具有前景.

研究的目的:

• 为了证明UCNP的使用多式非线性显微镜与连续波 (CW) 激发.
• 为了实现深度脑血管网络的高分辨率体内3D成像.
• 探索超越成像的UCNP应用,例如有针对性的光调制.

主要方法:

• 使用Yb³⁺/Tm³⁺与NaYF₄联合合的纳米晶体作为UCNP用于非线性光学响应.
• 使用简单的光学设置与CW激光激发.
• 在实体中对小鼠脑血管网络进行了3D成像,并可视化了血液流动动态.

主要成果:

• 在小鼠脑血管网络的高分辨率体内3D成像达到了800微米深度.
• 在CW激发下,UCNP的多模式非线性排放 (UV,蓝色,NIR) 已被证明.
• 通过视频速率成像可视化体内脑血管流动动力学,并实现深度选择性光调制.

结论:

• UCNPs为先进的非线性显微镜提供了脉冲激光器的经济有效的替代方案.
• 这种方法显著提高了深度大脑成像能力,克服了当前的局限性.
• 开辟了使用CW激光器的生物成像,光遗传学和光动力学治疗的新途径.