非线性声片显微技术：实现不透明器官毛细血管与细胞尺度的三维成像

编辑推荐：为突破活体组织深层成像的瓶颈，研究人员开发了非线性声片显微技术(NSSM)。该方法利用非衍射超声波束激发基因编码的气囊(GVs)或合成微泡(MBs)，实现了对肿瘤基因表达的立方厘米级三维成像(8.8×8.8×10 mm3)及脑毛细血管网络的超分辨定位(100 μm厚度)，成像速度提升64倍，为活体细胞生物学研究提供了革命性工具。

　　光学显微技术虽能观察活体细胞动态过程，但存在光毒性且仅适用于透明样本。高频超声凭借厘米级穿透深度(～1 cm)和微米级分辨率(～100 μm)成为理想替代方案。本研究创新性地提出非线性声片显微技术(NSSM)，通过调制非衍射声束主瓣的声压，将基因编码气囊(GVs)和脂质微泡(MBs)的非线性散射限制在薄层组织中。采用15 MHz行-列寻址(RCA)阵列，成功实现：①大肠杆菌GV表达的三维成像(8.8×8.8×10 mm³)；②肿瘤GV表达的纵向追踪及坏死核心量化；③大鼠脑血管的千赫兹帧频成像；④结合超声定位显微镜实现<3 mm/s脑血流测绘。该技术二维成像速度达25.6 kHz，三维容积率233 Hz，较现有生物分子超声技术提升64倍速度、35倍成像体积和4倍分辨率，为活体多尺度生物学研究开辟新途径。