美国哈佛大学的科学家开发了一种非侵害性成像技术，此项技术可以非常迅速地从分子水平捕捉图像，以至于他们可以观察活老鼠的血红细胞在毛细血管中的运动。该成像系统使用两种激光束发射不同频率的光量子来刺激皮肤中特定类型的分子。这种用户定制型设计的探测器挑选被刺激的分子信号并将这些信号转化为影像。

　　谢晓亮（Sunney Xie）是哈佛大学化学与化学生物学的教授，他表示说相对于传统的疼痛、耗时的活体检验而言，此项技术提供了一种非侵害性的活体组织检验方法。

　　“为了鉴定实体瘤、肿瘤边界和癌变转移，需要进行组织切片染色，然后在隔壁的病理学实验室通过显微镜进行观察，此过程需要15-20分钟”谢教授说，“而现在，我们采用激光成像技术，不需要进行活体组织检查；我们可以获得与组织切片方法几乎同样的影像。”

　　目前，类似核磁共振成像系统（magnetic resonance imaging ，MRI）和正电子放射断层扫描系统（positron emission tomography ，PET)的方法是通往分子世界的窗口。临床医生使用这些工具来诊断类似癌症的疾病。为了发现特定分子或癌细胞，MRI需要病人吞食或者注射造影剂，PET需要使用低剂量的放射性物质。然而，科学家发现这些物质，也被称做“标记”，可能会对正常细胞的代谢活动造成伤害或者产生改变。

　　相比之下，谢教授的技术是不需要使用标签的，它采用的是一种被称为拉曼光谱的非侵害性成像系统。拉曼光谱技术以印度科学家C.V.拉曼（C.V. Raman ）命名，此项技术利用了特定分子键的震动频率。当单频率激光激发了一个分子样本，这些分子依据自身固有频率将光束分散到不同的方向。

　　但是，拉曼光谱产生的信号是很弱的，谢教授说，特别是当应用到分子组成多种多样的活体组织中。特定分子信号可能会在背景干扰中丢失。为了增加敏感度，谢教授和他的研究生布莱恩·萨尔（Brian Saar）以及克瑞斯·弗洛伊德（Christian Freudiger）利用两种激光取代原来的一种，开发了高速成像设置，创立了著名的受激拉曼光谱技术。这些科学家的目的就是创造一种不使用标记的成像技术，用于拍摄活体动物以及人类的组织中大量的细胞。

　　利用已知的血红细胞中某一特定蛋白的震动频率，谢教授的研究队伍将一种激光束设置成高频率，而另一种则设置成低频率，使得两种光束间的频率差异与该蛋白的震动频率一致。通过镜像系统，他们将这两种光束反射通过一个很小的孔径并进入到老鼠的体内。两种光束的组合激发了成像领域内特定蛋白分子并导致它们全部同步震动或者摆动。谢教授把这种现象比喻为将一组钟摆重新校对统一。

　　“如果你拥有很多钟摆，每一种都按照统一频率摆动，但是随机分布在他们自身的相位中，”谢教授说，“正如传统拉曼光谱中发生的一样，但是在我们的技术中，我们强制所有的钟摆都同时向右摆或向左摆，因此，最终我们获得了更强的信号。”

　　研究组开发了一种顾客探测器来收集这些分子信号，发现这些信号要比传统拉曼光谱中的信号强数千倍。通过这些信号，研究者获得了老鼠毛细血管中血红细胞运动状态的快速、详细的影像。利用同样的技术，他们同样可以观察反式视黄醇的行为。反式视黄醇是一种常见皮肤养护化合物，通过老鼠的耳朵被吸收。

　　“这项研究工作应该可以为研究身体组织中化学物质变化以及药物传递过程提供了途径。”埃默里大学（Emory University）的生物医学工程教授聂书名说，“此项技术的敏感度十分显著，并且具有很多的立体分辨率，但是仍然受到很浅的穿透深度限制。”

　　至今为止，谢教授和他的学生们仅仅能够拍摄100微米深度图像，大部分原因是受到激光依赖性技术的限制。谢教授表示解决的方法可能需要将此项技术与其他影像技术配合使用，例如MRI成像系统，可以对身体深层部分进行成像，尽管影像相对不清晰。

　　该小组同华盛顿大学（University of Washington）的工程师艾瑞克·赛贝尔（Eric Seibel）合作，设计了一种能存放两种激光系统的内窥镜，使之能通过人体并创建组织及器官的细节图像。普渡大学（Purdue University）的生物工程副教授程继新（Ji-Xin Cheng）说，这种能力能帮助医师鉴定除皮肤外的其他器官表面的疾病。

　　“一些癌症是从上皮层开始的，或者组织细胞的表面，例如结肠癌。”程副教授说。“双激光成像系统是诊断这类癌症的一项很好应用的方法”