高端显微镜到处都是徕卡大富翁9下载、蔡司?国产“超分辨显微镜”来了!
本文摘要:▲用超分辨成像观察纳米微球(图中右侧上半部分为共聚焦图像,下半部分为STED超分辨图像) “我们有更好的科学想法,谁来帮我们做实现想法的科研设备?”正飞速发展的中国生命科学、医学,正向中国的高端科研设备制造提出要求。国外设备难以定制,技术限制

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▲用超分辨成像观察纳米微球(图中右侧上半部分为共聚焦图像,下半部分为STED超分辨图像)

“我们有更好的科学想法,谁来帮我们做实现想法的科研设备?”正飞速发展的中国生命科学、医学,正向中国的高端科研设备制造提出要求。国外设备难以定制,技术限制了想象力?

国产的高端显微镜来了!今天,由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(简称“苏州医工所”)承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收,标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。

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▲苏州医工所自主研制的超分辨显微镜核心部件——物镜

在当今生物学和基础医学研究中,高/超分辨光学显微镜发挥着至关重要的作用,10-100纳米尺度的超分辨显微光学成像是取得原创性研究成果的重要手段。我国对光学显微镜特别是高端光学显微镜的需求极其旺盛,但基本依赖于进口,这严重制约了我国生物学和基础医学等相关前沿领域的创新研究。

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▲科研人员正在用自主研制的激光扫描共聚焦显微镜观察细胞结构

历时五年攻关,苏州医工所科研人员全面突破大数值孔径物镜、特种光源、新型纳米荧光增强试剂、系统集成与检测等关键技术,研制出激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、受激发射损耗(STED)超分辨显微镜、双光子-STED显微镜等高端光学显微镜整机;建成了高端显微光学加工、装调、检测以及显微镜整机技术集成工程化平台,培养出一支具备研制复杂精密高端光学显微镜能力的研发团队,为我国高端光学显微镜的发展提供了系统解决方案。

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科研人员正在用自主研制的双光子-STED显微镜观察亚细胞结构

苏州医工所研制的超分辨显微镜或核心部件已在国内外多家研究机构使用并已取得部分成果。如:中科院动物所利用高端光学显微镜观察发育生物学中的基本现象,研究潜在调控机制。中科院药物所应用高端光学显微镜观察药物胞内靶向定位和输送,加速创新性新药研发。美国斯坦福大学、日本东京大学、陆军军医大学脑科学研究中心等专业实验室利用双光子显微成像技术进行了信息识别、行为控制等脑科学核心问题的研究以及动物在体成像实验,获得了高分辨实时神经元活动成像数据。

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▲大数值孔径物镜研制工程化平台

目前,显微镜和关键部件已有部分成果实现销售,例如,双光子显微镜已销往德国、以色列、美国等多家国外研究机构。北京大学、中科院神经科学研究所等国内科研机构也使用了该设备。

具有自主知识产权的特种LED光源体系具备了国际竞争力,支撑了包括新一代投影、光医疗仪器以及远程照明等新兴产业的快速发展。共聚焦显微镜也已完成工程化,拟进行产业化生产和销售。

该项目的成功实施,极大改善了我国高端光学显微镜基本依赖进口的状况,对满足我国生物医学等前沿基础研究的定制化需求、提升创新能力,以及推动我国光学显微镜行业转型升级具有重要的战略意义。

项目验收专家组认为,该项目四类超分辨显微成像系统均已达到实用化水平,项目发表相关论文61篇,其中SCI收录34篇、EI收录18篇;授权发明专利35项,已授权实用新型专利56项;培养了一支集光学、机械、电子、计算机、软件、材料等领域的超分辨显微光学技术研发与工程化开发团队。该项目已达到实施方案规定的考核指标要求,完成了总体目标,同意通过验收。

下一步,苏州医工所将结合研究所工程化及成果转化创新模式,实现科技成果在研发平台、工程化平台、产业化平台、市场平台的高效对接,通过系列化、组合化的产品布局,对显微镜系统和核心部件进行工程化、产业化。

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