Debido a las limitaciones de los métodos tradicionales de imagen óptica para obtener imágenes de alta resolución en tejidos biológicos con alta dispersión, la tecnología de imagen fotoacústica (PAI), basada en el efecto fotoacústico, ha surgido como una nueva herramienta de imagen en el campo de la investigación biomédica. La PAI combina el alto contraste y las características de reconocimiento espectral de la imagen óptica con la gran profundidad de penetración de la imagen por ultrasonido.

La PAI consiste en irradiar el objeto objetivo con luz láser de pulsos cortos. La energía lumínica absorbida provoca un aumento de temperatura local, lo que resulta en una expansión termoelástica y la generación de ondas ultrasónicas. Al detectar las señales ultrasónicas, se puede reconstruir la distribución de la absorción de luz en el objeto objetivo, proporcionando una imagen de profundidad del mismo. La PAI se puede clasificar en Tomografía Fotoacústica (PAT) y Microscopía Fotoacústica (PAM). Esta técnica de imagen ha demostrado ser valiosa en diversas aplicaciones biomédicas, incluyendo la obtención de imágenes de neovascularización tumoral, concentración de hemoglobina y oxígeno, diagnóstico de cáncer de mama y placas vulnerables en vasos cardiovasculares y cerebrales.

Láser de microchip de subnanosegundos de Reallight

La microscopía fotoacústica (PAM) combina las ventajas de la imagen óptica y la ecográfica. Como método de imagen no invasivo, la PAM se ha utilizado con éxito en el estudio de células, microvasos y tejidos en los últimos años. Al obtener imágenes de tejidos biológicos mediante métodos fotoacústicos, el principal absorbente es el tejido vascular, cuyos capilares tienen un diámetro mínimo de aproximadamente 4 μm. El tiempo de confinamiento térmico es de aproximadamente 0,2 ms, y el tiempo de confinamiento de presión es de alrededor de 1,3 ns. Por lo tanto, el uso de láseres con anchos de pulso inferiores a 1,3 ns es crucial para evitar la difusión térmica durante la etapa de radiación óptica. Los láseres de pulso corto con anchos inferiores a 1,5 ns mejoran eficazmente la resolución de la imagen fotoacústica.

Efecto de imagen microscópica fotoacústica: capilares de la oreja del ratón (imagen tomada de la referencia [1])

Los microláseres de femtosegundos de la serie MC, fabricados por Reallight, ofrecen diversas duraciones de pulso, incluyendo 1,5 ns, 750 ps y 350 ps, ​​cumpliendo con los requisitos de resolución de la detección fotoacústica. Con frecuencias de repetición que alcanzan el nivel de kHz, estos microláseres de femtosegundos mejoran significativamente la eficiencia de la detección fotoacústica, lo que los convierte en una opción óptima para la microscopía fotoacústica.

En la revista Optics Letters de junio de 2022, el equipo del profesor Ma Zhenhe, de la Facultad de Ingeniería de Control de la Universidad del Noreste, campus de Qinhuangdao, publicó un artículo titulado: «Microscopía fotoacústica sin contacto basada en el contraste de interferencia espectral realizada mediante SDOCT», que introdujo un nuevo método de detección de microscopía fotoacústica (PAM), combinando tecnologías fotoacústicas y de tomografía de coherencia óptica (OCT). El equipo utilizó un láser de microchip de subnanosegundos (MCA-532-2.5-060, 532 nm, 1,5 ns, 2,5 kHz, 60 μJ) proporcionado por Reallight para obtener imágenes nítidas de capilares. Este enfoque innovador contribuye a la aplicación de la tecnología de imágenes fotoacústicas en este campo.

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Referencias

Zhenhe Ma,1,2 Ning Ding,3 Zhen Li,1 Keliang Zhu,1 Ang Li,1 Zhanhong Lin,1 Yi Wang,1,2 Yuqian Zhao,1 Yao Yu,1,2 Jingmin Luan,4 Xin Zhu,5 AND Jian Liu1,2,∗ ， Microscopía fotoacústica sin contacto basada en contraste de interferencia espectral realizada por SDOCT [J] Optics Letters, Vol.47, No11/1 Junio ​​de 2022