La microscopie à deux photons (2PM) joue un rôle fiable et efficace dans l'imagerie non invasive des tissus profonds dans l'investigation biomédicale. Depuis l'invention du microscope à deux photons à la fin du 20e siècle, il y a eu un flux constant de recherches connexes faisant progresser 2PM - des fluorophores aux méthodes et applications d'imagerie - dans les domaines de la biochimie et de la médecine.

Comment imager des tissus plus profonds a été un grand défi dans l'imagerie à deux photons. Les sources laser peuvent potentiellement relever ce défi. Cependant, le laser traditionnel Ti:saphir en mode verrouillé pour l'imagerie à deux photons est limité par sa fréquence de répétition élevée et ne peut pas fournir l'énergie d'impulsion élevée nécessaire pour l'imagerie des tissus profonds à faible puissance d'exposition. Le laser à fibre surmonte commodément le taux de répétition élevé en ajoutant quelques dizaines de mètres de fibres dans la cavité, mais dans certains cas, il souffre de faibles gains et d'un faible rapport signal sur bruit (SNR).

Récemment, comme indiqué dans Advanced Photonics Nexus , des chercheurs du groupe Omega de Kenneth Wong à l'Université de Hong Kong (HKU) ont développé un laser haute performance comme nouveau type de source de lumière pour la microscopie multiphotonique. Ils ont signalé un laser à 937 nm, une fréquence doublée par rapport à un laser à verrouillage de mode entièrement fibre à 1,8 μm, avec un faible taux de répétition d'environ 9 MHz et un SNR élevé de 74 dB.

La nouvelle source laser à 937 nm s'appuie sur l'automodulation de phase dans la fibre monomode pour simultanément augmenter la puissance de 1,8 μm et compresser la largeur d'impulsion. La conception laser à 937 nm convient à l'imagerie des tissus profonds à haute sensibilité de plusieurs protéines de fluorescence. La source de lumière laser fournit des excitations à deux photons sur plusieurs types de tissus biologiques. La profondeur de pénétration démontrée avec un cerveau de souris a atteint 620 μm, révélant la capacité de cette technique pour l'imagerie des tissus profonds. Les chercheurs ont également réalisé une imagerie de génération de deuxième harmonique (SHG), démontrant une imagerie sans étiquette et validant initialement le potentiel de cette source de lumière pour les applications d'imagerie multimodale.

Thanks to its low repetition frequency and high signal-to-noise ratio, the light source requires only 10 mW of power to image tissue at depths of over 600 µm, significantly lower than the 40-MHz fiber laser, which requires approximately 200-mW power at a similar depth. This greatly reduces photobleaching and photodamage in imaging, improving the depth of tissue imaging and safety in live (in vivo) imaging.

This work will facilitate greater insights into deep tissue imaging for research and biomedical applications. Postdoctoral fellow at HKU and corresponding author Tian Qiao remarks that "this novel high-SNR 937-nm laser source achieves a good balance between sensitivity, penetration depth, and imaging speed for two-photon imaging. Its great performance in two-photon imaging indicates its exciting potential for biological investigations, such as in vivo deep-tissue imaging and multimode imaging." + Explorer plus loin

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