光声显微镜与光学相干断层扫描双模态成像技术的结合应用_abio生物试剂品牌网
该成果由密歇根大学Zhanpeng Xu、Guillermo Escalona等学者共同完成，核心论文《Detecting metastatic potential of cancer through longitudinal vasculature imaging of biomaterial scaffold》于2025年1月发表于生物医学顶级期刊《Theranostics》。
重要发现
01光学成像技术突破
研究团队自主搭建了双模态成像系统，整合了PAM与OCT的核心优势：
PAM技术 利用532nm脉冲激光激发血红蛋白光声效应，通过30MHz超声换能器捕捉信号，实现400μm深度血管成像（侧向分辨率4μm）
OCT技术 采用近红外光源获取1mm深度的支架三维结构（轴向分辨率4μm）
双模态协同工作，首次实现对活体生物材料支架的血管-结构同步动态观测。
02 转移进程的光学标记物实验选取三种转移能力分级的TNBC细胞（4T1高转移/4T07微转移/67NR无转移）植入小鼠模型，通过PDMS活体成像窗进行14天纵向监测：
关键发现：
1）转移性癌细胞的血管重构特征
转移模型（4T1/4T07）从第8天起出现显著血管异常：
血管密度激增（较基线增200%）
血管迂曲度升高50%
新生微血管（直径<15μm）占比扩大
2）定量光学诊断标准
通过OCTAVA软件分析，确立三大核心参数：
血管面积密度（VAD）反映灌注效率
血管平均迂曲度（VMT）提示结构紊乱
血管总长度（TVL）揭示新生血管规模
转移组第8天即出现统计学显著差异（p<0.001），早于传统病理检测窗口。
创新与亮点
01突破早期转移检测瓶颈
本研究攻克了癌症转移"难以早期发现"的核心痛点：
时间窗口前移：通过血管动态监测，在肿瘤接种后第8天即可预判转移风险（传统方法需14天以上）
灵敏度提升：光学参数VAD变化较病理金标准敏感度提高3倍
02开创性技术融合
合成转移灶模型
首创聚己内酯（PCL）支架作为标准化"转移前哨"：
其250-425μm微孔结构精准模拟转移前微环境，避免天然器官成像干扰。
双模态活体成像窗
研发柔性PDMS窗口，实现：
1）14天连续无创观测
2）血管/支架同步三维重建
该技术具备三大落地优势：
无创替代活检 ：避免传统穿刺风险，VAD参数与病理结果高度吻合（R²=0.93）
设备兼容性强 ：532nm光源适配临床常用激光器，OCT模块可对接现有内窥系统
成本效益比高 ：单次检测耗材成本<$50，显著低于ctDNA液体活检
总结与展望
本研究证实：通过生物材料支架结合PAM-OCT双模态成像，可捕获转移性癌症特有的血管重构规律——高转移模型（4T1）引发血管密度激增、迂曲度上升及微血管新生，这些特征最早于第8天出现定量差异。该技术突破现有转移检测的时空局限，为癌症早期干预开辟新路径。
未来工作将聚焦三方面：
1）拓展多波长PAM实现血氧代谢监测；
2）开发人工智能辅助的血管参数预警模型；
3）推动柔性成像窗的临床人体试验。
随着技术迭代，这种"合成转移灶+光学监测"策略有望成为癌症精准管理的常规手段，改写晚期转移患者的生存结局。
论文信息声明：本文仅用作学术目的。
Xu Z, Escalona G, Schrack I, Zhang W, ZhAI T, Shea LD, Wang X. Detecting metastatic potential of cancer through longitudinal vasculature imaging of biomaterial scaffold using non-invasive in vivo photoacoustic microscopy and optical coherence tomography. Theranostics. 2025 Jan 1;15(2):509-520.
DOI:10.7150/thno.101685.
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