Højtydende 937-nm laser lader forskere se dybere med lavere effekt

To-fotonmikroskopi (2PM) spiller en pålidelig og effektiv rolle i ikke-invasiv dybvævsbilleddannelse i biomedicinsk undersøgelse. Siden opfindelsen af ​​to-foton-mikroskopet i slutningen af ​​det 20. århundrede, har der været en konstant strøm af relateret forskning, der går frem kl.

Hvordan man kan afbilde dybere væv har været en stor udfordring i to-foton billeddannelse. Laserkilder kan potentielt løse den udfordring. Den traditionelle Ti:sapphire mode-låste laser til to-foton-billeddannelse er dog begrænset af sin høje gentagelsesfrekvens og kan ikke levere den høje pulsenergi, der er nødvendig for dybvævsbilleddannelse ved lav eksponeringseffekt. Fiberlaseren overvinder bekvemt den høje gentagelseshastighed ved at tilføje et par dusin meter fibre i hulrummet, men i nogle tilfælde lider den af ​​lav forstærkning og lavt signal-til-støj-forhold (SNR).

For nylig, som rapporteret i Advanced Photonics Nexus , udviklede forskere fra Kenneth Wongs Omega-gruppe ved University of Hong Kong (HKU) en højtydende laser som en ny slags lyskilde til multifotonmikroskopi. De rapporterede en 937-nm laser, frekvens fordoblet fra en helt fiber mode-låst laser ved 1,8 μm, med en lav gentagelseshastighed på ~9 MHz og en høj SNR på 74 dB.

Den nye 937-nm laserkilde er afhængig af selvfasemodulation i single-mode fiberen for samtidig at øge 1,8 μm effekt og komprimere pulsbredden. 937-nm laserdesignet er velegnet til højfølsom dybtvævsbilleddannelse af flere fluorescensproteiner. Laserlyskilden giver to-foton excitationer på flere biologiske vævstyper. Indtrængningsdybden, der blev demonstreret med en musehjerne, nåede 620 μm, hvilket afslørede denne tekniks evne til billeddannelse af dybt væv. Forskerne udførte også anden-harmonisk generation (SHG) billeddannelse, demonstrerede etiketfri billeddannelse og indledningsvis validerede potentialet af denne lyskilde til multimodale billeddannelsesapplikationer.

Thanks to its low repetition frequency and high signal-to-noise ratio, the light source requires only 10 mW of power to image tissue at depths of over 600 µm, significantly lower than the 40-MHz fiber laser, which requires approximately 200-mW power at a similar depth. This greatly reduces photobleaching and photodamage in imaging, improving the depth of tissue imaging and safety in live (in vivo) imaging.

This work will facilitate greater insights into deep tissue imaging for research and biomedical applications. Postdoctoral fellow at HKU and corresponding author Tian Qiao remarks that "this novel high-SNR 937-nm laser source achieves a good balance between sensitivity, penetration depth, and imaging speed for two-photon imaging. Its great performance in two-photon imaging indicates its exciting potential for biological investigations, such as in vivo deep-tissue imaging and multimode imaging." + Udforsk yderligere

High-power hybrid laser emitter penetrates deeper into skin to enhance disease diagnosis