3D成像极大地帮助了理解复杂的生物和生物医学系统，3D成像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的显着散射等因素，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，CRS等非线性技术使用光学振动光谱，以无标记的方式在组织和细胞中提供精确的化学成像。

此外，受激发拉曼散射显微镜是一种CRS方法，由于受激发拉曼强度与目标分子浓度之间的线性关系，可以准确捕获生物分子的图像。它以高灵敏度做到这一点，并且不受不需要的非共振背景的干扰。

在最近发布在Advanced Photonics上的一项研究中，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Zhiwei Huang教授与他的团队合作开发了一种称为相位调制受激拉曼散射断层扫描的新技术，用于细胞和组织的无标记3D化学成像。

据Huang介绍，“我们开发的这种方法允许在空间域中直接获取3D样本信息，而无需后处理程序。我们还证明了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。另一个光束的位置，即聚焦的斯托克斯光束，使用一种称为空间光调制器的装置沿样品中的贝塞尔泵浦光束进行控制，以进行机械免扫描的 z 切片。

此外，通过将贝塞尔泵浦光束与更长波长的斯托克斯光束相结合，PM-SRST处理散射的能力得到提高，从而可以在更深的组织区域捕获快速而详细的图像。

该方法的有效性通过实验证明了该方法的有效性，这些实验展示了对不同样品的快速无标记体积化学成像。其中包括实时监测聚合物珠在水中的3D布朗运动，观察氧化氘的扩散和吸收过程在植物根系中，并研究乳腺癌细胞对乙酸的生化反应。

此外，将PM-SRST的光穿透深度与传统SRS成像进行了比较。在PM-SRST中，来自更深组织区域的信号明显强于C-SRS，导致成像深度提高约两倍。

Huang指出，“PM-SRST中的无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，目前的系统可以很容易地适应相干反斯托克斯拉曼散射断层扫描，并且通过单独使用泵浦或斯托克斯光束，可以简化PM-SRST技术，以促进二次或三次谐波产生断层扫描、多光子断层扫描或荧光断层扫描。

PM-SRST技术能够进行快速且无标记的3D化学成像，可用于研究与活细胞和组织内药物递送和治疗相关的代谢活动和功能动态过程。