中国科学家研制出全球首台高时空分辨布里渊显微镜
中国科学院上海光学精密机械研究所的杨帆研究员团队，成功研制出全球首台高时空分辨受激布里渊显微镜。这一突破性技术于7月10日发表在国际学术期刊《自然・光子学》上，标志着在生物力学、肿瘤学和眼科学等领域的研究中，科学家们将拥有更强大的工具。
布里渊显微镜作为一种新兴的全光学、非接触、三维力学成像技术，因其高空间分辨率而备受关注。通过分析受激布里渊散射信号中的频移和谱宽信息，研究人员可以分别表征样品的弹性模量与粘性。然而，传统布里渊显微镜由于信号极弱和系统限制，成像速度慢、光谱分辨率有限，难以满足活体成像与动态过程监测的需求。
技术突破与创新
为了克服这些限制，杨帆团队开发了一套创新型脉冲激光系统。该系统通过主振荡器-功率放大器结构，在1560 nm波段产生纳秒级激光脉冲，并通过二次谐波转换获得780 nm脉冲光。此外，团队还开发了一套自平衡探测系统，实现了31.3 dB的噪声抑制。
在30mW平均功率下，该系统实现了每像素仅200微秒的成像速度，显著领先于现有技术水平。研究团队搭建的脉冲激光SBS显微镜（PL-SBS），通过扫描样品实现三维成像，系统测量空间分辨率达到0.49×0.49×2.1 μm3。
应用与验证
为了验证PL-SBS在生物力学成像中的实际性能，研究团队对多种细胞系进行了成像，包括HeLa细胞不同z层面上的布里渊频移、谱宽和增益图像。结果显示，核仁区域相较于核质区域，表现出更高的布里渊频移和谱宽，且布里渊增益更低，反映出明显的亚细胞结构力学差异。每幅2000×220像素的图像仅需88秒即可获取，成像速度显著提升。
此外，研究团队还将系统应用于斑马鱼卵泡成像，首次揭示卵母细胞中的Balbiani小体——一种无膜亚细胞结构，表现出显著更高的布里渊频移，提示其刚度高于周围区域。这一发现凸显了PL-SBS系统在亚细胞尺度上的高空间分辨率和力学灵敏度。
未来展望与影响
这项研究突破了传统SBS显微镜在成像速度与灵敏度上的技术瓶颈，在多个生物模型中展现出显著性能优势。研究团队的创新系统有望成为揭示生命力学机制、探索疾病发生与发育动态的全新工具。随着技术的进一步发展，布里渊显微技术有望在更广泛的基础研究与临床应用场景中得到推广。
根据相关报道，这一研究成果不仅在学术界引起了广泛关注，也为未来的生物医学研究提供了新的可能性。随着科学家们对生命力学的深入探索，这一技术将发挥越来越重要的作用。
