石景山光學顯微鏡成像2.2 G顯微鏡揭示了大腦活動的神秘
作者: 發布時間:2022-07-02 17:40:08點擊:3167
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最近,北京大學和軍事醫學科學院的多學科研究小組成功研制出了新一代高速、高分辨率、小型化的雙光子熒光顯微鏡,其重量僅為2.2克。這些顯微鏡的成像質量比美國腦科學小組開發的小型化廣域顯微鏡要好得多。腦科學有新的工具。
北京大學分子醫學研究所陳良毅教授是研發團隊的核心成員之一。他告訴記者,他們研發出了某種顯微鏡。該團隊的學術、中國科學院院士程和平主要以英語發言。ED研究心血管疾病的潛在機制。陳亮一從事胰島素釋放機制的研究。
為什么這位學者最終成為一名裝備精良的工匠陳亮一指著旁邊的實驗臺上的顯微鏡。這是一個普通的顯微鏡,看著實驗的切片需要雙手來移動它。生命科學研究的高端雙光子顯微鏡是十倍以上的體積和重量。陳亮一說,他們在研究中深感不便,生物實驗結果,經常用顯微鏡觀察小動物跳了,幾十公斤的裝備,靈活性太差。當然,也有不可避免的代價,一個強大的滲透力和高端的雙光子顯微鏡成像清晰,價格高達3400萬元。
我們為什么不自己開發一個高分辨率雙光子熒光顯微鏡程赫平提出了建議,北京大學王愛敏教授是光纖激光器的專家。謝曉亮教授和孫宇杰教授領導著一個的生物動力學光學成像團隊。北京大學里充滿了才華橫溢的人才。如果我們一起工作,我想我們能做到。
2012年,發布重大儀器設備專項研究開發計劃。多學科專家組經過兩次申報,于2014年獲批。雖然是業余的,但我們的研究開發起點很高,要做超高時空分辨率。離子,而且是一種小型化的雙光子顯微成像系統。陳亮一說。
許多人覺得聽到雙光子顯微鏡是很奇怪的。通常你看到的光學顯微鏡使用基本的光學反射成像——在物體表面射出一束光,然后通過透鏡反射,由人眼捕捉。雙光子顯微成像具有深層和三維切割能力,可以在深層獲得三維圖像。終端SLR相機和普通傻瓜相機,可以看到比普通顯微鏡更快更清晰。
他們的目標是高的,態度也是低的。他們做的件事就是從世界上最強大的10個實驗室中搜尋雙光子熒光顯微鏡,然后一個接一個地給他們發電子郵件,希望能夠訪問和交換意見。及時拜訪老師。我們發現美國科學家團隊比較開放,愿意分享他們的研究成果,而歐洲科學家團隊比較保守。
在中國,重點科研項目也在超時工作,團隊中的研究生在項目的研發工作中起著關鍵的作用。例如,宗偉健博士仔細研究和閱讀了所有相關文獻,嘗試了多種不同的光學設計來優化。整體小型化顯微鏡的性能,在超越國際競爭對手中起著關鍵作用;吳潤龍博士編寫了控制電路的軟件設計;李明利博士扮演了種雞的角色。一個博士生告訴記者,在實驗室里,有很多沙發,行軍床,累了,就在這里休息,醒來繼續工作。
發展微型雙光子熒光顯微鏡,長波激光發射柔性光子晶體光纖非常重要,國內沒有成熟的產品,他們出國尋找、定制。在王愛民的努力下,該團隊最終找到了合格的產品。令人高興的是,宗偉健博士還在中國發現了一個高品質的透鏡制造商,德國的主流產品,觀測深度為200微米,視場為130微米,乘以130微米。我們發現國內產品,深度可達380微米,視野可達180微米多。180微米,看得更寬更深。陳亮一說,這讓他們感受到中國和中國的巨大進步。
從2014年研發之初到2016年10月,為了獲得成熟的顯微樣本和論文,該團隊已經花了三年時間日夜應對眾多困難,共有20多名研究人員,40多名來自北京大學、北航、中國的研究生。e科學院、軍事醫學科學院等相關部門。每周六,來自各單位的人員齊聚分子醫學研究所,充分交流,集思廣益。
在實驗室里,記者看到了微型顯微鏡的樣品。它可以很容易地放在一個透明的袋子中,小于1立方厘米,重2.2克。顯微鏡的橫向分辨率為0.65微米。陳說,這種顯微鏡的成像質量可以與大型商用臺式雙光子熒光顯微鏡相媲美,遠遠優于由美國腦科學計劃的核心小組開發的小型化廣域顯微鏡。陳良毅說,顯微鏡的速度可以達到每秒40幀,平均每秒看24幀,這意味著顯微鏡下的圖像比電影更流暢。
在實驗中,顯微鏡成功地獲得了小鼠自由行為過程中腦神經元和突觸的清晰而穩定的圖像。在視頻中,小鼠被舉起,放置在高臺上,與其他小鼠一起長大,頭上戴著微型顯微鏡。返回的圖像顯示:不同狀態的小鼠神經活動的不同區域。在懸吊狀態下,某些神經元和突觸由于特殊的張力而高度活躍,利用這種顯微鏡,可以研究小鼠學習記憶中突觸的形態和功能的變化。
雙光子熒光顯微鏡可用于觀察動物在覓食、哺乳等自然行為條件下神經突觸、神經元、神經網絡、遠程連接腦區等多尺度、多層次的動態變化。陳良毅說,這種顯微鏡有望進一步了解人類未來大腦活動的變化。小、高精度顯微鏡可以幫助醫生在腦外科手術中實時觀察腦神經活動。
他們開發的小型激光器已經從傳統的計算機服務器縮小到現代的中文字典,所有的設備一起,醫院護士推車可以很容易地推開,非常方便,微型雙光子熒光顯微鏡的透鏡直徑只有2.3毫米。將來,可制成針狀內窺鏡,進入人體,動態準確地掌握腫瘤細胞與正常細胞之間的邊界層,并進行準確的治療。
更令人驚奇的是,這種顯微鏡還可以用于女性最喜歡的皮膚美容。利用其三維成像,更深入地觀察皮膚細胞的特征以掌握衰老的程度,從而確定皮膚是否需要護理,需要什么樣的護理。也許將來,我們會在家里手持設備打掃,你可以了解自己皮膚的情況,不容易被一些商人愚弄。陳良儀笑了。
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