Chloé Leroy
La microscopie photoacoustique à résolution optique est une strategy d’imagerie biomédicale en plein essor pour étudier un massive éventail de maladies, telles que le most cancers, le diabète et les accidents vasculaires cérébraux. Mais sa sensibilité insuffisante constitue depuis longtemps un obstacle à son software moreover substantial. Récemment, une équipe de recherche de la Town College de Hong Kong (CityU) a développé un système de microscopie photoacoustique multispectrale à très faible dose avec une amélioration significative de la limite de sensibilité du système, permettant de nouvelles purposes biomédicales et une traduction clinique à l’avenir.
La microscopie photoacoustique est une strategy d’imagerie biomédicale qui blend la détection par ultrasons et les signaux photoacoustiques induits par laser pour créer des visuals détaillées des tissus biologiques. Lorsque le tissu biologique est irradié avec un laser pulsé, il génère des ondes ultrasonores, qui sont ensuite détectées et converties en signaux électriques pour l’imagerie. Cette strategy qui apparel l’attention peut atteindre une résolution jusqu’au niveau capillaire ou sous-cellulaire à de additionally grandes profondeurs que les méthodes de microscopie optique traditionnelles. Cependant, une sensibilité insuffisante a entravé l’application moreover substantial de cette technologie.
“Une sensibilité élevée est importante pour une imagerie de haute qualité. Et elle aide à détecter les chromophores (molécules qui confèrent de la couleur aux matériaux en absorbant des longueurs d’onde particulières de la lumière visible) qui n’absorbent pas fortement la lumière. Elle aide également à réduire le photoblanchiment et la phototoxicité, à réduire les perturbations du tissus biologiques d’organes délicats et élargir le choix de lasers à faible coût et de faible puissance dans un big spectre », a expliqué le professeur Wang Lidai, professeur agrégé au département de génie biomédical de CityU.
Par exemple, lors d’un examen ophtalmique, un laser de faible puissance est privilégié pour as well as de sécurité et de confort. La surveillance à very long terme de la pharmacocinétique ou du flux sanguin nécessite une imagerie à faible dose pour atténuer les perturbations des fonctions tissulaires, a-t-il ajouté.
Pour surmonter le défi de la sensibilité, le professeur Wang et son équipe de recherche ont récemment développé un système de microscopie photoacoustique multispectrale à très faible dose (SLD-PAM), qui dépasse la limite de sensibilité de la microscopie photoacoustique traditionnelle, améliorant considérablement la sensibilité d’environ 33 fois.
Ils ont réalisé cette avancée majeure en combinant l’amélioration de la conception du capteur photoacoustique et l’innovation d’un algorithme de filtre spectral-spatial 4D pour le calcul. Ils ont amélioré la conception du capteur en utilisant une lentille acoustique à haute ouverture numérique personnalisée en laboratoire, en optimisant le combinateur de faisceaux optiques et acoustiques et en améliorant l’alignement optique et acoustique. Le SLD-PAM utilise également un laser pulsé multi-longueurs d’onde à faible coût, fournissant 11 longueurs d’onde, allant du vert au rouge. Le laser fonctionne à une fréquence de répétition allant jusqu’au mégahertz et le temps de commutation spectrale est en sous-microsecondes.
Pour démontrer l’importance et la nouveauté du SLD-PAM, l’équipe l’a testé de manière approfondie by way of l’imagerie animale in vivo à une énergie d’impulsion très faible avec des sources de lumière verte et de lumière rouge, ce qui a abouti à des résultats remarquables.
Premièrement, SLD-PAM a permis une imagerie anatomique et fonctionnelle in vivo de haute qualité. La puissance laser extrêmement faible et la sensibilité élevée ont considérablement réduit les perturbations de l’imagerie oculaire et cérébrale, ouvrant ainsi la voie à une traduction clinique. Deuxièmement, sans compromettre la qualité de l’image, le SLD-PAM a réduit le photoblanchiment d’environ 85 %, en utilisant une puissance laser inférieure, et a permis l’utilisation d’une gamme beaucoup as well as large de sondes moléculaires et nanométriques. De additionally, le coût du système est nettement inférieur, ce qui le rend in addition abordable pour les laboratoires de recherche et les cliniques.
“SLD-PAM permet une imagerie non invasive des tissus biologiques avec un minimal de dommages aux sujets, offrant ainsi un outil puissant et prometteur pour l’imagerie anatomique, fonctionnelle et moléculaire”, a déclaré le professeur Wang. « Nous pensons que le SLD-PAM peut contribuer à faire progresser les apps de l’imagerie photoacoustique, permettre de nombreuses nouvelles programs biomédicales et ouvrir une nouvelle voie à l’application clinique. »
Ensuite, le professeur Wang et son équipe de recherche testeront une gamme moreover substantial de petites molécules et de biomarqueurs génétiquement codés en imagerie biologique à l’aide du système SLD-PAM. Ils prévoient également d’adopter davantage de varieties de sources lumineuses de faible puissance dans un spectre as well as massive pour développer une microscopie transportable ou transportable.
