據OFweek光學網，于2025年01月02日報道，無標記、非破壞分子成像避免了標記對分子性質的影響，這一特點使其在生物醫學領域有著重要應用。目前，受激拉曼顯微鏡（SRS）、相干反斯托克斯拉曼顯微鏡（CARS）以及光聲顯微鏡（PA）已被使用在多種病理學相關研究之中。由于水吸收和組織散射的問題，SRS和CARS顯微鏡成像深度被限制在數百微米，為了增加成像深度，相關學者提出的PA顯微鏡，但又無法同時兼顧高空間分辨率。本篇文章利用短波紅外（SWIR）激發的光熱（PT）效應實現成像，同時滿足了毫米級成像深度和微米級分辨率，并且和已有成像方法做對比，得到了較好的結果。
光熱成像的激發原理如圖1.（a）所示，分子吸收單個光子之后產生熱效應，改變局部折射率；圖1（b）為裝置圖，激發光采用中心波長為1725 nm的脈沖激光，對應C-H鍵第一級的諧波吸收峰，探測光為中心波長位于1310 nm的連續激光。這兩束光經由雙色鏡空間合束后聚焦到樣品中，以實現源自吸收誘導的光熱效應。光熱成像的探測原理如圖1.（c）所示：激發光作用在樣本上導致吸收點折射率變化，之后收集探測光傳播的改變作為觀測信號。
用上述裝置對聚苯乙烯小球成像來計算PT顯微鏡的分辨率，結果如圖2.（a）所示。小球直徑是500 nm，分別對xy和yz界面成像并計算信噪比，之后計算信號強度的半高寬和小球的輪廓卷積得到了系統的橫向分辨率為0.77 µm、軸向分辨率為3.5 µm，驗證該顯微鏡具有µm級的分辨率。
把聚苯乙烯小球置于不同濃度的內毒素水溶液中，該溶液模擬了生物組織的真實環境，包括吸收和散射。用PT顯微鏡和SRS顯微鏡分別對這些溶液成像，結果如圖3所示。從左到右溶液濃度越來越高，對應散射和吸收效應越來越強。可以明顯觀察到，PT顯微鏡在散射和吸收的作用越來越強時，信噪比下降的比較緩慢，在溶液濃度5%和10%的情況下，光熱顯微鏡的成像結果明顯優于SRS顯微鏡，當在真實生物組織中，其穿透深度可以達到1 mm。
癌癥的誘導原因和細胞中脂質成分的變化有著密切的聯系，所以對脂質的成像十分重要。圖4中上面一層為直接得出未去除水背景信號的結果，下面一層為利用脂質和水不同的熱衰減系數去除了噪聲的影響得到的分布圖。之后通過調節穿透深度，得到了整個細胞中脂質分布的三維結構，這在研究癌癥相關的病理過程中至關重要。本項工作提出了一種基于光熱原理的新型成像方法，可以同時實現1毫米的穿透深度以及亞微米級的分辨率。通過和已有的SRS顯微鏡作為比，證實了其在真實的生物組織中優于其他成像方法。
