大到宇宙,小到细胞,人类对宇宙历史和生命起源之谜的探索永无止境。一个月前,美国NASA公布詹姆斯韦伯太空望远镜最新拍摄的遥远宇宙最深、最清晰的图像,让我们看到了距离地球150万公里的深邃宇宙;而在微观的细胞层面上,人类不断试图通过更细致的细胞观测揭示生命的物质基础和基本现象。
正如观测宇宙领域的望远镜,在生命科学领域,光学显微镜则是人类观测微小细胞的关键工具。而近年来,生命科学领域的蓬勃发展,对显微镜成像技术不断产生新的需求,光学显微镜朝着更高的分辨率、更快的成像速度、更智能的成像过程、以及更加予取予求的数据分析等方向发展。
然而国内生产高端显微镜的厂家较少,关键零部件依赖进口。幸而在近五年来,多种国产高端光学显微镜逐渐涌现,包括超分辨显微镜、双光子显微镜、共聚焦显微镜等,逐渐打破被显微镜“四大家”(徕卡、蔡司、尼康、奥林巴斯)长期垄断的局面。
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切入超分辨显微镜领域
推动生物医药发展
在光学显微镜中,驱动成像样本更清晰、更快速、更大视野、更深更厚和更多样化标记是当前及未来无止境的行业追求。而单从“分辨率”这一指标来看,光学显微镜经历了从科勒照明显微镜到荧光成像显微镜,再到超分辨荧光显微镜的发展历程。
20世纪40年代,荧光标记的出现推动光学显微镜的成像性能向前迈进了一大步。从荧光标记成像开始,科学家实现了对样本的特异性标记,即通过荧光标记特定的细胞器来追踪细胞动态,使得活细胞的大量过程可视化成为可能。此后随着新成像方法的提出,荧光显微成像逐渐出现共聚焦、多光子、光片和超分辨等不同模态及其亚类上的技术更迭,进一步实现不同成像场景下对分辨率的突破。在「超视计科技」联合创始人、CEO毛珩看来,例如共聚焦和超分辨相结合的多模态显微成像技术是未来的发展趋势,将成为一种通用型的细胞观测手段。
毛珩介绍,“超分辨”狭义上是指超越一个确定的分辨率极限值,对于显微光学系统而言,分辨率极限为200nm;广义上可以指在任何一台显微镜仪器上实现超越其原有的分辨率。仪器分辨率的不断提升,使得成像性能从“只能看到一个个细胞”到“看到单个细胞里的细枝末节”,未来还将向着更加精细尺度的方向发展。超分辨成像技术的发展,将使得具备“智能成像、智能分析、智能操控”的活细胞观测工具成为疾病诊疗的重要手段。