超薄 SRS 显微镜镜头克服了跨相调制，为诊断成像清除障碍

来自King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)的研究人员开发出一种超薄受激拉曼散射(SRS)透镜，这种透镜通过解决当前SRS显微镜的普遍缺点，可以简化和提高分子级微观分析的质量。这种光学器件类似于微型灯塔透镜，可减少激光脉冲与观测样本之间的强烈相互作用的可能性。强相互作用会产生跨相调制，这种背景信号限制了探测系统无干扰成像的能力。

虽然许多生物成像技术要求在观察前将荧光染料添加到细胞靶点，但SRS显微镜避免了繁琐的标记步骤，它依靠激光脉冲从生物样本中收集分子信号。因此，SRS显微镜在体内诊断研究中有重要的应用，其中SRS显微镜可以实时有效地生成高分辨率、无损图像。新的镜头能够绕开跨相调制普遍存在的影响， 这种影响降低了微观观察的对比度，并且由于这些样品的物理复杂性，它对活细胞的成像非常有害。KAUST研究小组的Carlo Liberale说跨相调制也使得识别目标分子变得困难。

薄而经济高效的镜头是通过 3D 打印制造的，具有将活细胞置于显微镜下的能力，这将显著改善临床诊断。KAUST供图。

科学家目前用笨重的玻璃物镜来克服跨相调制，但是它难以匹配用于培养活细胞进行生物成像的台面培养皿。与传统透镜不同，KAUST 镜头是不仅是超薄的，并且是 3D 打印的。Liberale集团的成员Andrea Bertoncini利用激光3D打印技术制作镜头，并引领了整个设计过程，他从灯塔镜头的细薄设计中获得灵感。Bertoncini 和团队将微小的镜头和镜面特征打印到透明聚合物上来完成打印过程，整个镜头的厚度远小于一毫米。

Bertoncini 说：“这种类型的镜头设计是用来收集和重定向来自广角光源的光到激光探测器的非常有效的方法。而且由于非常薄，它很容易匹配培养器的封闭环境。” 研究人员在实验中测试了他们的镜头，这些实验要求捕捉在传统培养皿中培养的人类癌细胞的图像。“通常用于收集SRS信号的镜头要花费几千美元，” Bertoncini说，“现在我们拥有类似优势的镜头，我们可以用不到这个价格的十分之一来生产。”

这项研究发表在《Biophotonics》 (www.doi.org/10.1002/jbio.202000219).