7 月 15 日消息，中國科學院上海光學精密機械研究所楊帆研究員牽頭成功研制了國際首臺高時空分辨受激布里淵顯微鏡。

布里淵顯微鏡是一種新興的全光學、非接觸、三維力學成像技術并具有高空間分辨率，其通過分析受激布里淵散射信號中頻移和譜寬信息，可分別表征樣品的彈性模量與粘性，在生物力學、腫瘤學、眼科學等領域展現出巨大潛力。然而，由于信號極弱與系統限制，傳統布里淵成像速度慢、光譜分辨率有限，難以滿足活體成像與動態過程監測需求。

為了進一步提升成像速度，研究團隊研制了一套創新型脈沖激光系統：先通過主振蕩器-功率放大器結構，在 1560 nm 波段產生納秒級激光脈沖，再經二次諧波轉換獲得 780 nm 脈沖光。此外，團隊還研制了一套自平衡探測系統實現 31.3 dB 的噪聲抑制。該系統在 30mW 平均功率下，實現了每像素僅 200 微秒的成像速度，領先于現有技術水平。

研究團隊搭建了脈沖激光 SBS 顯微鏡（PL-SBS），將泵浦光與探測光聚焦到樣品同一位置，通過掃描樣品實現三維成像，系統測量空間分辨率達到 0.49×0.49×2.1 μm3。

借助這一顯微鏡，研究團隊使用蒸餾水作為測試樣品，在每像素駐留時間 200 微秒、平均光功率僅 30 mW 的條件下，獲得了 7.7 MHz 的頻移精度。相比之下，QCW-SBS 系統在相同光功率下需 20 毫秒駐留時間才能達到類似水平，因此研究團隊將成像速度提升了兩個數量級，首次在國際上實現了亞毫秒時間分辨與亞微米空間分辨的三維力學成像，為生命科學中的力學研究提供了重要工具。

為了驗證 PL-SBS 在生物力學成像中的實際性能，研究團隊首先對多種細胞系進行成像，包括 HeLa 細胞不同 z 層面上的布里淵頻移、譜寬和增益圖像，圖像質量高、細節清晰。值得注意的是，核仁區域相較于核質區域，表現出更高的布里淵頻移和譜寬，且布里淵增益更低，反映出明顯的亞細胞結構力學差異。每幅 2000×220 像素的圖像僅需 88 秒即可獲取，成像速度顯著提升。

研究團隊進一步將系統應用于斑馬魚卵泡成像。成像結果首次揭示：卵母細胞中的 Balbiani 小體（一種無膜亞細胞結構）表現出顯著更高的布里淵頻移，提示其剛度高于周圍區域。這一發現凸顯了 PL-SBS 系統在亞細胞尺度上的高空間分辨率和力學靈敏度。

這項研究突破了傳統 SBS 顯微鏡成像速度與靈敏度的技術瓶頸，在多個生物模型中展現出顯著性能優勢。該系統有望成為揭示生命力學機制、探索疾病發生與發育動態的全新工具，推動布里淵顯微技術向更廣泛的基礎研究與臨床應用場景拓展。

相關成果已于 7 月 10 日發表在國際學術期刊《自然?光子學》上