Drie-dimensionale Optische resolutie Fotoakoestisch Microscopie
Summary
Optische resolutie fotoakoestische microscopie (OR-PAM) is een opkomende technologie die in staat van beeldvorming optische absorptie contrasten<em> In vivo</em> Met cellulaire resolutie en gevoeligheid. Hier bieden wij een gevisualiseerd instructie op de experimentele protocollen van OR-PAM, met inbegrip van de systeemconfiguratie, systeem uitlijning, typisch<em> In vivo</em> Experimentele procedures, en functionele beeldvorming regelingen.
Abstract
Optische microscopie, waardevolle inzichten op cellulair en organellen niveaus, is alom erkend als een mogelijk biomedische technologie. Als de pijlers van de in vivo drie-dimensionale (3-D) optische microscopie, single-/multi-photon fluorescentie microscopie en optische coherentie tomografie (OCT) hebben aangetoond hun buitengewone gevoeligheid voor fluorescentie-en optische verstrooiing contrasten, respectievelijk. Echter, de optische absorptie contrast van biologische weefsels, die essentiële fysiologische / pathologische informatie codeert, nog niet toetsbaar.
De opkomst van biomedische photoacoustics heeft geleid tot een nieuwe tak van optische microscopie optische resolutie fotoakoestische microscopie (OR-PAM) 1, waar de optische bestraling is gericht op de diffractielimiet om cellulaire 1 of zelfs 2 subcellulaire niveau laterale resolutie te bereiken. Als een waardevolle aanvulling op de bestaande optische microscopie-technologieën, OR-PAM brengt in ten minste twee nieuwigheden. Eerst en vooral, OR-PAM detecteert optische absorptie in contrast met buitengewone gevoeligheid (dat wil zeggen 100%). De combinatie van OR-PAM met fluorescentie microscopie 3 of met optische-verstrooiing op basis van 04 oktober (of met beide) biedt uitgebreide optische eigenschappen van biologische weefsels. Ten tweede, OR-PAM codeert optische absorptie in akoestische golven, in tegenstelling tot de pure optische processen in fluorescentie microscopie en oktober, en biedt achtergrond-free detectie. De akoestische detectie in OR-PAM mitigeert de effecten van optische verstrooiing van signaal degradatie en natuurlijk elimineert mogelijke storingen (dat wil zeggen, CROSSTALKS) tussen excitatie en detectie, dat is een veel voorkomend probleem bij fluorescentie microscopie te wijten aan de overlap tussen de excitatie-en fluorescentie spectra.
Uniek voor optische absorptie beeldvorming, heeft OR-PAM aangetoond breed biomedische toepassingen sinds de uitvinding, met inbegrip van maar niet beperkt tot, neurologie 5, 6, oogheelkunde 7, 8, vasculaire biologie 9, 10 en dermatologie. In deze video, leren wij de systeemconfiguratie en de uitlijning van de OR-PAM evenals de experimentele procedures voor in-vivo functionele microvasculaire beeldvorming.
Protocol
Discussion
In deze video geven we een gedetailleerde instructie over de experimentele protocollen van OR-PAM, met inbegrip van de systeemconfiguratie, systeem uitlijning en typische experimentele procedures. Label-free, niet-invasieve OR-PAM heeft ingeschakeld studies van microvasculaire functioneren en de stofwisseling op een enkele capillair basis en daardoor heeft het potentieel om uit te breiden ons begrip van de microcirculatie-gerelateerde fysiologie en pathologie. Microphotoacoustics is op dit moment de productie dit OR-PAM…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs waarderen close reading Dr Lynnea Brumbaugh's van het manuscript. Dit werk werd gesponsord door National Institutes of Health Grants R01 EB000712, R01 EB008085, R01 CA134539, U54 CA136398, en 5P60 DK02057933. Prof Lihong V. Wang heeft een financieel belang in Microphotoacoustics, Inc en Endra, Inc, die echter niet ondersteunen dit werk.
Materials
Home-made acoustic-optical beam combiner:
- right-angle prism (NT32-545, Edmund Optics)
- rhomboid prism (NT49-419, Edmund Optics)
- silicone oil (1000cSt, Clearco Products)
- OR-PAM system (Microphotoacoustics)
References
- Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., Wang, L. V. Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries. Opt. Lett. 33, 929-931 (2008).
- Zhang, C., Maslov, K., Wang, L. V. Subwavelength-resolution label-free photoacoustic microscopy of optical absorption in vivo. Opt. Lett. 35, 3195-3197 (2010).
- Wang, Y., Maslov, K., Kim, C., Hu, S., Wang, L. V. Integrated photoacoustic and fluorescence confocal microscopy. IEEE. Trans. Biomed. Eng. 57, 2576-2578 (2010).
- Jiao, S., Xie, Z., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. Simultaneous multimodal imaging with integrated photoacoustic microscopy and optical coherence tomography. Opt. Lett. 34, 2961-2963 (2009).
- Hu, S., Maslov, K., Tsytsarev, V., Wang, L. V. Functional transcranial brain imaging by optical-resolution photoacoustic microscopy. J. Biomed. Opt. 14, 040503-040503 (2009).
- Hu, S., Yan, P., Maslov, K., Lee, J. M., Wang, L. V. Intravital imaging of amyloid plaques in a transgenic mouse model using optical-resolution photoacoustic microscopy. Opt. Lett. 34, 3899-3901 (2009).
- Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free Photoacoustic Ophthalmic Angiography. Opt. Lett. 35, 1-3 (2010).
- Jiao, S. L., Jiang, M. S., Hu, J. M., Fawzi, A., Zhou, Q. F., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18, 3967-3972 (2010).
- Oladipupo, S., Hu, S., Santeford, A., Yao, J., Kovalski, J. R., Shohet, R., Maslov, K., Wang, L. V., Arbeit, J. M. Conditional HIF-1 induction produces multistage neovascularization with stage-specific sensitivity to VEGFR inhibitors and myeloid cell independence. Blood. , .
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. In vivo functional chronic imaging of a small animal model using optical-resolution photoacoustic microscopy. Med. Phys. 36, 2320-2323 (2009).
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Second-generation optical-resolution photoacoustic microscopy with improved sensitivity and speed. Opt. Lett. 36, 1134-1136 (2011).
- Wang, X., Pang, Y., Ku, G., Xie, X., Stoica, G., Wang, L. V. Noninvasive laser-induced photoacoustic tomography for structural and functional in vivo imaging of the brain. Nat. Biotechnol. 21, 803-806 (2003).
- . . Laser Institute of America, American National Standard for Safe Use of Lasers ANSI Z136. , (2007).
- Jacques, S. L., Prahl, S. A. Optical Absorption of Hemoglobin . Oregon Medical Laser Center [Internet]. , (1999).
