3PAには、1Paおよび2Paにわたるバイオイメージングにいくつかの潜在的な利点があります。第一に、3PAに使用される長い波長光は、水やヘモグロビンなどの組織成分によって吸収され、吸収されないため、3PAはより深い組織浸透を提供できます。第二に、3PAは、標的分子の吸収スペクトルと一致するように励起波長を正確に調整できるため、選択性の高い特定の分子の蛍光を励起するために使用できます。第三に、3PA顕微鏡に使用される焦点体積が小さくなると、サンプルへの光退色と光損傷が発生するため、高解像度画像を生成できます。
これらの潜在的な利点にもかかわらず、3PAはいくつかの課題のためにバイオイメージングに依然として広く使用されていません。第一に、3Paの効率は通常非常に低く、生物学的サンプルを損傷する可能性のある高いレーザーパワーが必要です。第二に、3Paの励起波長は、多くの場合、紫外線（UV）範囲にあり、細胞に有害である可能性があります。第三に、適切な3PAプローブの開発はまだ初期段階にあります。
これらの課題が克服されると、3PAはバイオイメージングのより重要なツールになる可能性があります。深部組織の浸透、高い選択性、高解像度のユニークな組み合わせにより、in vivoイメージング、蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）、超解像顕微鏡など、さまざまな用途に最適です。
3PAがバイオイメージングにどのように使用されているかの具体的な例を次に示します。
* 3PA顕微鏡検査は、生きているマウスの脳の血管を画像化するために使用されています。 3PAシグナルは、血管に並ぶ細胞である内皮細胞によって特異的に取り上げられた蛍光色素によって生成されました。この研究は、深部組織構造のin vivoイメージングの3PAの可能性を実証しました。
* 3PA FRETは、生細胞のタンパク質相互作用を研究するために使用されています。この手法では、2つの異なる蛍光色素が対象の2つの異なるタンパク質に付着しています。タンパク質が相互作用すると、染料が近くに近づき、1つの染料からの3PAシグナルが他の色素に伝達されます。これにより、研究者はタンパク質相互作用をリアルタイムで、高い空間分解能で監視できます。
* 3PA超解像顕微鏡は、100ナノメートル未満の分解能で細胞の構造を画像化するために使用されています。この手法は、3PA顕微鏡の高解像度と、刺激放出枯渇（STED）顕微鏡と光活性化局在顕微鏡（PALM）などの技術の超解像度能力を組み合わせています。
これらの例は、バイオイメージングの3PAの可能性を示しています。 3PAに関連する課題が克服されるにつれて、この手法は、生物医学研究と臨床診断におけるさまざまなアプリケーションでますます重要になる可能性があります。
