3D 成像極大地幫助了理解復(fù)雜的生物和生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)，它提供了比傳統(tǒng)二維方法更詳細(xì)的信息。然而，由于成像速度有限和渾濁環(huán)境中的顯著散射等因素，活細(xì)胞和組織成像仍然具有挑戰(zhàn)性。

在這種情況下，多模態(tài)顯微鏡技術(shù)值得注意。具體來說，CRS(相干拉曼散射)等非線性技術(shù)使用光學(xué)振動光譜，以無標(biāo)記的方式提供組織和細(xì)胞中的精確化學(xué)成像。此外，受激拉曼散射(SRS)顯微鏡(一種CRS方法)由于受激拉曼強度與目標(biāo)分子濃度之間的線性關(guān)系，可以準(zhǔn)確捕獲生物分子的圖像。它具有高靈敏度，并且不受不需要的非共振背景的干擾。

在最近 發(fā)表在 《Advanced Photonics》上的一項研究中，新加坡國立大學(xué)設(shè)計與工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系光學(xué)生物成像實驗室主任黃志偉教授與他的團隊合作開發(fā)了一種稱為相位-調(diào)制受激拉曼散射斷層掃描 (PM-SRST)，用于細(xì)胞和組織的無標(biāo)記 3D 化學(xué)成像。

Huang 表示：“我們開發(fā)的這種方法可以直接獲取空間域的 3D 樣本信息，無需進(jìn)行后處理程序。我們還展示了 PM-SRST 技術(shù)在提高生物組織 SRS 3D 成像的橫向分辨率和成像深度方面的實用性。”

在這種方法中，SRS 方法中的常規(guī)“泵浦”光束被稱為貝塞爾光束的專用光束取代。另一束光束(聚焦斯托克斯光束)的位置由稱為空間光調(diào)制器的裝置控制，沿著樣品中的貝塞爾泵浦光束，進(jìn)行機械無掃描 z 切片。此外，通過將貝塞爾泵浦光束與更長波長的斯托克斯光束相結(jié)合，PM-SRST 處理散射的能力得到提高，從而可以在更深的組織區(qū)域捕獲快速且詳細(xì)的圖像。

該方法的有效性通過實驗證明了對不同樣品的快速無標(biāo)記體積化學(xué)成像。其中包括實時監(jiān)測水中聚合物珠的 3D 布朗運動、觀察植物根部氧化氘 (D 2 O) 的擴散和吸收過程，以及研究乳腺癌細(xì)胞對乙酸的生化反應(yīng)。此外，將 PM-SRST 的光穿透深度與傳統(tǒng) SRS 成像的光穿透深度進(jìn)行了比較。在 PM-SRST 中，來自較深組織區(qū)域的信號明顯強于 C-SRS，導(dǎo)致成像深度大約提高兩倍。

Huang 指出：“PM-SRST 中的無 z 掃描光學(xué)切片特性是通用的，可以輕松擴展到其他成像模式。例如，當(dāng)前系統(tǒng)可以很容易地適應(yīng)相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)斷層掃描，并且通過單獨利用泵浦或斯托克斯光束，可以簡化PM-SRST技術(shù)以促進(jìn)二次或三次諧波生成斷層掃描，多光子斷層掃描，或熒光斷層掃描。”

PM-SRST 技術(shù)能夠進(jìn)行快速、無標(biāo)記的 3D 化學(xué)成像，可用于研究活細(xì)胞和組織內(nèi)與藥物輸送和治療相關(guān)的代謝活動和功能動態(tài)過程。