理解复杂的生物和生物医学系统在很大程度上得益于3D成像，它提供了比传统的二维方法更详细的信息。然而，由于成像速度有限和浑浊环境中明显的散射等因素，活细胞和组织成像仍然具有挑战性。
在这种情况下，多模态显微镜技术是值得注意的。具体来说，像CRS(相干拉曼散射)这样的非线性技术使用光学振动光谱，以无标签的方式在组织和细胞中提供精确的化学成像。
此外，受激拉曼散射(SRS)显微镜作为一种CRS方法，由于受激拉曼强度与靶分子的浓度呈线性关系，可以准确地捕获生物分子的图像。它这样做具有高灵敏度和不受不必要的非谐振背景的干扰。
新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系光学生物成像实验室主任黄志伟教授最近在《先进光子学》上发表的一项研究中，与他的团队合作开发了一种名为相位调制受激拉曼散射断层扫描(PM-SRST)的新技术，用于细胞和组织的无标记3D化学成像。
黄教授说:“我们开发的这种方法可以直接获取空间域中的3D样本信息，而不需要后处理程序。我们还展示了PM-SRST技术在提高生物组织SRS 3D成像的横向分辨率和成像深度方面的实用性。”
在这种方法中，SRS方法中的常规“泵浦”光束被称为贝塞尔光束的专用光束所取代。另一束的位置，聚焦的斯托克斯光束，是用一种叫做空间光调制器的装置沿着样品中的贝塞尔泵浦光束进行机械无扫描z切片来控制的。
此外，通过将贝塞尔泵浦光束与波长更长的斯托克斯光束相结合，PM-SRST处理散射的能力得到了提高，从而可以在更深的组织区域捕获快速和详细的图像。
该方法的有效性通过实验证明了快速无标签的体积化学成像跨越不同的样品。其中包括实时监测聚合物珠在水中的三维布朗运动，观察植物根部氧化氘(D2O)的扩散和吸收过程，以及研究乳腺癌细胞对乙酸的生化反应。
并将PM-SRST成像的光穿透深度与常规SRS成像进行了比较。在PM-SRST中，来自深层组织区域的信号明显强于C-SRS，导致成像深度大约提高了两倍。
Huang指出:“PM-SRST的无z扫描光学切片特性是通用的，可以很容易地扩展到其他成像模式。例如，当前的系统可以很容易地用于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)断层扫描，并且通过单独使用泵浦或斯托克斯光束，PM-SRST技术可以简化为促进二次或三次谐波生成断层扫描，多光子断层扫描或荧光断层扫描。”
PM-SRST技术具有快速和无标记的3D化学成像能力，可用于研究活细胞和组织内与药物传递和治疗相关的代谢活动和功能动态过程。
