上海交通大学张浩:多模式光学显微镜预防视觉缺失的研究
美国西北大学生物医学工程系张浩博士的科研组专注于研究将光声显微镜结合现有的光学显微技术包括OCT断层成像、共聚焦显微镜、荧光显微镜以及自适应光学技术等使能对人眼进行综合诊断。相对于单模式(光学)成像,多模式成像可为生物组织提供更多的解剖信息与功能信息。
显微镜的放大效能(分辨率)是由所用光波长短和物镜数值口径决定,缩短使用的光波波长或增加数值口径可以提高分辨率,可见光的光波幅度比较窄,紫外光波长短可以提高分辨率,但不能用肉眼直接观察。所以利用减小光波长来提高光学显微镜分辨率是有限的,提高数值口径是提高分辨率的理想措施。要增加数值口径,可以提高介质折射率,当空气为介质时折射率为1,而香柏油的折射率为1.51,和载片玻璃的折射率(1.52)相近,这样光线可以不发生折射而直接通过载片、香柏油进入物镜,从而提高分辨率。显微镜总的放大倍数是目镜和物镜放大倍数的乘积,而物镜的放大倍数越高,分辨率越高。
张浩博士利用自己研究的独特的多模式光学成像手段,研究二类致盲疾病:1)糖尿病引起的视网膜障碍(DR)和2)老年性视网膜变性(AMD)。利用这种手段能在动物模型上测量视网膜血管血流动力学(血流及它们的模式)以及视网膜血管的血氧饱和度等以早期识别DR的预警信号。
张博士研究还黑色素与脂褐素这二种主要黑色素在视网膜色上皮细胞中的相互作用,以便更好地弄清楚(年龄)老化过程式如何影响视觉的。其预期目标是开发造福病人的临床仪器。
张浩博士(Dr. Hao F.Zhang)是上海交通大学年轻的杰出校友。1997年与2000年在上海交大获学士与硕士学位(生物医学工程)。2006年于Texas A & M 获博士学位,2006-2007年在St.Louis MO 华盛顿大学从事博士后研究,(都是)师从国际生物医学光学协会主席、著名生物医学光学专家汪立宏教授(Prof. L.V.Wang)。
张浩博士现在是美国西北大学生物医学工程系助理教授,功能光学成像研究室主任 。主要研究兴趣是多模式光学显微镜,激光与组织的相互作用,纳米光子学,受激Raman显微镜,量子光学,视网膜成像以及现代图像处理技术等。张浩博士于2006年及2007年以第一作者身份与课题组一起连续在Nature Biology(IF大于29) 和Nature Protocol (IF大于6.3)上发表了2篇高影响力文章。其中发表在Nature Biology上的论文:“Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging”(2006) ,开创了一种崭新的功能光声成像模式,可进行多波长光吸收成像,成像深度与空间分辨率之比达到100以上,为高分辨率软组织和微血管成像开创了新的途径。5年来该文他引220余次。其它文章发表在诸如Proceedings of National Academy of Sciences(PNAS,2010).,Applied Physics ,Optics Letters, Medical Physics 等本领域著名杂志上。张浩博士后积薄发,一年内获NIH/NSF资助的科研总经费超过 USD 2.8 million,他是2010年美国NIH/director’office challenge grant 获得者(项目评分列申请者中头 3 % ),他又是美国2011年NSF CAREER 基金获得者;2011年他还获得NIH RO1基金资助,和另一个NSF基金项目。他的成就与成果,深得他导师汪立宏教授与业内同行的高度评价。