光声成像已显示出在临床应用的巨大前景。它能够对良性和恶性组织进行直接无创检查,比如,乳腺癌,转移淋巴结和克罗恩病。光声成像是建立在光声效应的基础上的。1880年,贝尔首次报道了光声效应,他证明了太阳光照射下的物体可以产生声波。然而由于缺乏合适的光源,光声效应直到20世纪70年代才被用于检测气体成分,上世纪90年代,它在生物学和医学上的应用才开始出现。光声学自19世纪末被发现以来已经取得了长足的进步,目前已有两种设备被批准用于临床。然而,目前尚无基于光纤的中红外光声系统的报道,而光纤具有微小的横截面,高灵敏度,并可用于各种成像和治疗技术。
近日,俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究院Nikita Kaydanov等人开发了一种基于空心微结构光波导(HC-MOW)和混合纳米结构膜的探针。该膜由一个独立的单壁碳纳米管膜和一个布拉格反射器组成,可以用作超声源和探测器。用红外激光脉冲激发膜振动,并通过记录反射可见连续波激光的强度读出膜振动。研究人员解释了反射光强度调制的性质,并用薄膜振动本征频率和热分布的数值模拟来佐证他们的解释。此外,科研人员用光栅扫描光声介观系统观察了膜的振动。实验结果表明HC-MOW的透过率在400 nm ~ 6.5 μm之间,杂化膜的透过率在近红外范围内,使得生物分子的红外指纹区具有潜在的光声传感能力。这使得光声探针可用于医学内镜。作者表示进一步的工作将致力于优化混合膜的光学和热机械性能,将内窥光声探针与传统多模光纤融合,并在体内进行临床前测试。相关研究工作发表在《ACS Photonics》上。(丁雷)
文章链接:Nikita Kaydanov,et al, Optoacoustic Effect in a Hybrid Multilayered Membrane Deposited on aHollow-Core Microstructured Optical Waveguide. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c01311.