X-Brain学术沙龙丨第1期 新型光学成像方法交流

by 陈善平 | 2022-01-18

  “X-Brain学术沙龙”是由脑认知与脑疾病研究所（简称“脑所”）启动的特色学术交流活动，主要目的是为了推动中国科学院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）内各学科方向与脑科学研究的深入交叉合作。每期将邀请院内专家来脑所以圆桌会议的形式开讲，介绍其专业领域内的学术研究特色，并交流可能的未来合作。脑所计划届时周年还将为与脑所合作成果显著的院内专家予以特别致谢。

  1月17日，应深圳先进院脑所所长王立平研究员邀请，生物医学与健康工程研究所（简称“医工所”）郑炜研究员来访作为“X-Brain学术沙龙”第1期主讲人，给大家带来了主题为“新型光学成像方法交流”的精彩报告。沙龙活动由鲁艺研究员主持，脑所众多老师和学生积极参与，活动现场座无虚席，学术讨论气氛热烈。

郑炜研究员作报告中

  光学是四大经典物理学之一，通过光学成像的方法和技术可以观测、研究及解答生命科学问题，甚至可以作为临床疾病的诊断方法。从事生物光学科学研究的郑炜研究员的精彩演讲主要围绕荧光成像工具、光声成像工具和复合成像工具展开相关内容报告。

  在荧光成像工具方面，郑炜团队开发了以下五项重要光学成像平台及系统：1、五维探测双光子显微镜；2、紫外波段双光子显微镜；3、大视场双光子显微镜；4、活体颅骨透明成像技术；5、近红外二区荧光成像系统。

  其中，五维探测双光子显微成像系统能够采集生物组织的三维图像信息外，还增加了每个图像点的颜色信息和荧光时间信息，因此该新成像系统比原双光子系统获取更多样品生物信息。在无创和无外源性荧光材料条件下，五维探测双光子显微镜就能够直接采集生物组织内源性荧光信号，而且能图像化区分不同的组织，譬如血管与肌肉组织。通过五维探测双光子显微镜长时程采集生物组织内源性荧光信号可以实现持续跟踪生物体内特定组织分化的动态过程，譬如口腔肿瘤形成成果。

  由于生物体内的血管自身几乎不发荧光，以往的普通双光子显微系统给血管成像时，需要提前在血管中注射特定的荧光染料，这增加了实验操作难度和经济费用。近年来，科研人员发现红细胞在可见光飞秒激光激发下可发出微弱的自发荧光信号。因此，郑炜团队攻关技术，研制出首台短波长（520纳米）激发的双光子显微系统：紫外波段双光子显微镜。该系统采用短波长激发和荧光寿命成像相结合的技术，实现了毛细血管的无标记、活体、高分辨成像。整个双光子显微系统横向分辨率达到260纳米，纵向分辨率为1.3微米，在体成像深度可达200微米。该设备的研发将为后续血管相关的疾病机理研究与治疗策略探索提供重要工具。

  大视场双光子显微镜通过拓展物镜视场范围获取大视场图像信息；活体颅骨透明成像技术则将实验动物的颅骨透明化处理后，无创检测大脑内神经元活性变化和免疫反应。

  郑炜团队在光声成像系统方面也研制出多套技术前沿工具，包括光声显微镜、小动物全身光声成像仪器、外周血管光声成像系统、血管内多模态成像系统及腔道内光声成像系统。该团队充分利用光声成像技术和复合成像技术应用于生物体的大脑、多脏器的血管及全身成像，为探究脑缺血，肿瘤等疾病提供组织病理性成像新技术和新思路。

“X-Brain学术沙龙”活动现场

  郑炜研究员通过生物光学技术从多个层面和维度，分享了他们成像技术研究的最新进展，提供了无创、多维度、大视场，高精准的生物体成像系统和技术，为脑科学研究更全面解读样品图像信息提供新思路和新途径。在场老师和学生也对此进行了充分的互动交流，在思维的碰撞中激荡出创新的火花，享受了一场前沿、丰富、充实的学术盛宴。

  会末，王立平研究员还为郑炜研究员颁发了“特邀报告证书”，也宣告了第1期“X-Brain学术沙龙”活动圆满结束。

王立平研究员为郑炜研究员颁发特邀报告证书

- 报告人 -

郑炜 研究员

中科院深圳先进院医工所

  郑炜，研究员，博士生导师，国自然优秀青年基金获得者，广东省生物医学光学影像技术重点实验室主任，中科院深圳先进院生物医学光学与分子影像研究中心主任。主要研究方向为研发新型光学显微成像方法并探索其在生物医学中的应用。已发表学术论文60余篇，其中作为一作或通讯发表 Nature Methods，Optics Letters 等技术类期刊论文30余篇。作为项目负责人主持了科技部重点研发计划、国自然重大科研仪器、国自然重大研究计划、国自然面上、青年等多项国家级科研项目。