Devido às limitações dos métodos tradicionais de imagem óptica na obtenção de imagens de alta resolução em tecidos biológicos com forte dispersão, a tecnologia de Imagem Fotoacústica (PAI), baseada no efeito fotoacústico, surgiu como uma nova ferramenta de imagem no campo da pesquisa biomédica. A PAI combina o alto contraste e as características de reconhecimento espectral da imagem óptica com a grande profundidade de penetração da imagem ultrassônica.

A PAI (Imagem Fotoacústica) envolve a irradiação do objeto alvo com luz laser pulsada de curta duração. A energia luminosa absorvida causa um aumento local da temperatura, resultando em expansão termoelástica e na geração de ondas ultrassônicas. Ao detectar os sinais ultrassônicos, a distribuição da absorção de luz no objeto alvo pode ser reconstruída, fornecendo uma imagem de profundidade do objeto. A PAI pode ser categorizada em Tomografia Fotoacústica (PAT) e Microscopia Fotoacústica (PAM). Essa técnica de imagem tem se mostrado valiosa em diversas aplicações biomédicas, incluindo a visualização da neovascularização tumoral, da concentração de hemoglobina e oxigênio, do diagnóstico de câncer de mama e de placas vulneráveis ​​em vasos cardiovasculares e cerebrais.

Laser de microchip subnanossegundo da Reallight

A Microscopia Fotoacústica (PAM) combina as vantagens da imagem óptica e ultrassônica. Como um método de imagem não invasivo, a PAM tem sido usada com sucesso no estudo de células, microvasos e tecidos nos últimos anos. Ao obter imagens de tecidos biológicos usando métodos fotoacústicos, o principal absorvedor é o tecido vascular, com capilares que possuem um diâmetro mínimo de cerca de 4 μm. O tempo de confinamento térmico é de aproximadamente 0,2 ms e o tempo de confinamento por pressão é de cerca de 1,3 ns. Portanto, o uso de lasers com larguras de pulso inferiores a 1,3 ns é crucial para evitar a difusão térmica durante a etapa de radiação óptica. Lasers de pulso curto com larguras abaixo de 1,5 ns aumentam efetivamente a resolução da imagem fotoacústica.

Efeito de imagem microscópica fotoacústica - capilares da orelha do rato (imagem retirada da referência [1])

Os lasers de microchip de femtosegundo da série MC, produzidos pela Reallight, possuem diversas larguras de pulso, incluindo 1,5 ns, 750 ps e 350 ps, ​​atendendo aos requisitos de resolução da detecção fotoacústica. Com taxas de repetição que atingem o nível de kHz, esses lasers de microchip de femtosegundo melhoram significativamente a eficiência da detecção fotoacústica, oferecendo uma opção ideal para microscopia fotoacústica.

Em junho de 2022, a equipe do professor Ma Zhenhe, da Escola de Engenharia de Controle da Universidade do Nordeste, Campus Qinhuangdao, publicou um artigo intitulado: "Microscopia fotoacústica sem contato baseada em contraste de interferência espectral realizada por SDOCT", na revista Optics Letters. O artigo apresenta um novo método de detecção por microscopia fotoacústica (PAM), combinando as tecnologias fotoacústica e de Tomografia de Coerência Óptica (OCT). A equipe utilizou um laser de microchip subnanossegundo (MCA-532-2.5-060, 532 nm, 1,5 ns, 2,5 kHz, 60 μJ) fornecido pela Reallight para obter imagens nítidas de capilares. Essa abordagem inovadora contribui para a aplicação da tecnologia de imagem fotoacústica nessa área.

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Referências

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 E Jian Liu1,2,∗，Microscopia fotoacústica sem contato baseada em contraste de interferência espectral realizada por SDOCT [J] Optics Letters, Vol.47, No11/1 Junho de 2022