La microscopía convencional de dispersión Raman estimulada (SRS) requiere un barrido del desplazamiento Raman que consume mucho tiempo para lograr especificidad química, lo que limita su aplicación en estudios biológicos en tiempo real. Presentamos la microscopía SDRSRS (dispersión Raman estimulada simultánea con barrido dual), que captura simultáneamente diferentes firmas vibracionales moleculares distintas sin barrido espectral, logrando una velocidad de imagen más de 10 veces mayor al tiempo que mantiene una alta especificidad química. El sistema utiliza cristales birrefringentes para crear diferencias de longitud óptica controladas y polarizaciones ortogonales, lo que permite la modulación de doble fase con detección de doble canal personalizada. El modo de detección balanceada colineal proporciona una mejora de 11 dB en la relación señal-ruido, y el sistema es compatible con otras modalidades de imagen en tiempo real.
SDRSRS permite el mapeo simultáneo de CH₃ y CH₂ para revelar la dinámica de las gotículas de lípidos en células vivas, distingue cuantitativamente las respuestas a la inmunoterapia en modelos de cáncer de hígado y proporciona una clasificación rápida y sin etiquetas del cáncer colorrectal humano. Esta técnica permite un contraste vibracional dual rápido y simultáneo, proporcionando imágenes químicamente específicas para el monitoreo metabólico en vivo, la patología clínica y los estudios de respuesta a fármacos.
La microscopía convencional de dispersión Raman estimulada (SRS) requiere un barrido de desplazamiento Raman que consume mucho tiempo para lograr especificidad química, lo que limita su aplicación en estudios biológicos en tiempo real. Presentamos la microscopía SDRSRS (dispersión Raman estimulada sin barrido de desplazamiento Raman dual simultáneo), que captura simultáneamente diferentes firmas vibracionales moleculares distintas sin barrido espectral, logrando una velocidad de imagen superior a 10 veces mayor, al tiempo que mantiene una alta especificidad química. El sistema utiliza cristales birrefringentes para crear diferencias de longitud óptica controladas y polarizaciones ortogonales, lo que permite la modulación de doble fase con detección de doble canal personalizada. El modo de detección balanceada colineal proporciona una mejora de 11 dB en la relación señal-ruido, y el sistema es compatible con otras modalidades de imagen en tiempo real. SDRSRS permite el mapeo simultáneo de CH₃ y CH₂, revelando la dinámica de las gotas de lípidos en células vivas, distingue cuantitativamente las respuestas a la inmunoterapia en modelos de cáncer de hígado y proporciona una clasificación rápida y sin marcadores de cáncer colorrectal humano. Esta técnica permite un contraste vibracional dual rápido y simultáneo, proporcionando imágenes químicamente específicas para el monitoreo metabólico en vivo, la patología clínica y los estudios de respuesta a fármacos.
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Agradecimientos
B.S. declara que la investigación de este trabajo cuenta con el apoyo del Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China (2022YFA1206200), el Fondo de Investigación Médica de Shenzhen (A2303018), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (62475165) y la Fundación de Investigación Básica y Aplicada de Guangdong (2025B1515020050/2024A1515010009). L.L. declara que la investigación de este trabajo cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (62225505/62175163/62127819). J.Q. declara que la investigación de este trabajo cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (T2421003). Y.Z. declara que la investigación de este trabajo cuenta con el apoyo de la subvención de los Institutos Nacionales de Salud de los Estados Unidos (R00 EB035645). Z.Z., H.L., Z.Y., J.Y., Z.L., C.Z. y R.H. declaran no tener conflictos de intereses.
Información de los autores
Autores y afiliaciones
Laboratorio Clave de Dispositivos y Sistemas Optoelectrónicos de la Provincia de Guangdong y del Ministerio de Educación, Facultad de Física e Ingeniería Optoelectrónica, Universidad de Shenzhen, Shenzhen, China
Binglin Shen, Zhi Zeng, Haiyang Li, Zhenglin Li, Chao Zhang, Rui Hu, Junle Qu y Liwei Liu
Departamento de Cirugía Hepatobiliar, Hospital General de la Universidad de Shenzhen, Shenzhen, China
Zongyi Yin
Departamento de Cirugía Colorrectal, Centro Médico Lihuii de Ningbo, Ningbo, China
Jiazi Yu
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Informática y Energética, Programa de Ingeniería Biomédica, Universidad de Colorado Boulder, Boulder, CO, EE. UU.
Yide Zhang
Autores
Binglin Shen
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Zhi Zeng
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Haiyang Li
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Zongyi Yin
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Jiazi Yu
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Zhenglin Li
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Chao Zhang
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Yide Zhang
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Rui Hu
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Junle Qu
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Liwei Liu
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Autor de correspondencia
Correspondencia a Liwei Liu.
Declaraciones éticas
Conflictos de intereses
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
Información adicional
Nota del editor: Springer Nature se mantiene neutral con respecto a las reclamaciones jurisdiccionales en los mapas publicados y las afiliaciones institucionales.
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Reproducciones y permisos
Acerca de este artículo
Cite este artículo
Shen, B., Zeng, Z., Li, H. et al. Simultaneous dual-Raman-shift scanning-free stimulated Raman scattering microscopy for label-free biomolecular imaging. Nat Commun (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73391-8
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Recibido: 04 de septiembre de 2025
Aceptado: 12 de mayo de 2026
Publicado: 19 de mayo de 2026
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-73391-8
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