近日，来自中国科学院深圳先进技术研究院的科研团队，在高分辨率活体光声显微成像领域取得新进展。该团队在国际上率先成功研制了空间分辨率达到320纳米的反射式光声显微系统，能够对活体组织微血管乃至毛细血管中单个红细胞进行高精度、无外源标记成像，有望为探索肿瘤血管生成机制及开发抗肿瘤治疗策略提供革新的技术手段。
在癌症研究中，肿瘤血管生成是癌症的关键特征，除了为肿瘤提供氧气外，肿瘤新生血管还是癌细胞扩散转移的重要途径。因此，在体高分辨率观察肿瘤新生血管是研究癌扩散和转移机制的先决条件，也是开展以血管为靶标的抗肿瘤治疗的重要辅助手段。目前广泛应用的共聚焦成像和多光子成像等技术可实现亚微米分辨率，但需要借助造影剂或基因改造进行血管标记，手段复杂且可能干扰组织微环境的自然属性。因此，实现组织微血管的在体无标记高分辨率成像，监测活体肿瘤血管生成及其对药物干预的响应，成为国内外肿瘤学成像领域的热点问题。
此次，中科院深圳先进院科研团队利用血液固有的强光学吸收作用，结合光学变迹效应，设计了一款结构紧凑的光-声一体化探测装置，成功研制了具备反射式成像功能的亚波长分辨率在体光声显微系统。与传统成像手段不同，该系统通过探测血红蛋白吸收脉冲激光后产生的超声信号，获取血液的光学吸收特性，从而揭示微血管的形态结构和生理功能等信息。基于这一独特的成像对比机制，该系统无需外源造影剂即可成像复杂的微血管网络，为观察肿瘤血管生成及其深层分子机制提供了新型可靠手段。
该系统的成像分辨率高达320纳米，是迄今为止国际上反射式光声成像技术实现的最高分辨率。体外细胞和活体动物成像结果证实，该系统不仅能清晰呈现红血球和黑色素瘤细胞的亚细胞结构，还能高对比度地刻画微血管网络的三维形态结构。此外，该光声显微成像系统集成了高速激光扫描振镜，使图像采集速度大幅提高，为将来观测活体动物肿瘤血管的动态生理特征奠定了良好基础。