研究生發明三維顯微鏡 千人合影也能看清臉上的痣
2020-11-28 中國新聞網研究生發明三維顯微鏡 千人合影也能看清臉上的痣
2015年11月24日 13:35 來源：南京晨報
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三維成像巨噬細胞。
屏幕上圓形立體的巨噬細胞正在慢慢地伸出「觸角」，吞噬著周圍的殘骸，看上去有幾分觸目驚心……這一畫面來自於南京理工大學電光學院研究生們發明的一種新型三維顯微鏡。由於徹底改變顯微鏡現有成像方式，該作品近日在第十四屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品決賽中一舉奪得特等獎。
真實的巨噬細胞像個怪物
記者昨天在現場看到，隨著工作人員的操作，顯微鏡看到的影像顯示在屏幕上，只見一個「張牙舞爪」的圓形傢伙正在吞噬著周圍的「雜物」，像極了卡通片裡的怪物。「這就是巨噬細胞的真實模樣，它是我們身體的護衛者，遇到細菌病毒就會消滅它們。」電光學院研二的林飛指著屏幕說。
這種新型顯微鏡叫SCscope。乍看之下，它和傳統顯微鏡在外形上並沒有太大區別。仔細觀察才發現，原來它的照明光源與成像焦距都是可以通過軟體靈活操控的。「顯微鏡通過可編程照明產生不同的光線照射樣品，並採用電控變焦透鏡快速掃描物體不同的焦面，配合軟體中的圖像重構算法，便可完成視野內所有細胞的同時三維成像。」
林飛告訴記者，傳統顯微鏡成像是平面的，而通過三維顯微鏡，任一細胞的厚度、尺寸都可以隨著滑鼠的選取精確地獲得。
千人合影可以看清臉上的痣
「顯微鏡經過四百多年的發展，仍然沒有擺脫『可見即所得』的傳統成像模式，而我們的作品革命性地採用『計算成像』的全新概念，這為顯微鏡的功能與性能帶來了跨越式的提升。」林飛說。
據了解，目前常用的細胞顯微鏡觀測需要對細胞進行染色或標記，或通過外界激發光源對細胞成像進行分析，但這些標記以及長時間的曝光往往對細胞有一定的傷害，甚至導致細胞的死亡，無法獲知細胞真實長生狀況。
而SCscope顯微鏡不但不用把活細胞染色，而且可以看到三維立體的細胞，並且在任意視角觀察，「可以生成高達2.8億像素的『全視場、高分辨』圖像，這就好比在一張千人大合影中，可以看清每個人臉上的痣。」
值得注意的是，這個新型顯微鏡還在同一系統中集成了明場顯微鏡、暗場顯微鏡、相襯顯微鏡、微分幹涉顯微鏡等現有多種專用顯微鏡的成像功能，且可以做到「一鍵切換」，使得顯微鏡功能更加多樣，成本更加低廉。
打破國外光學顯微鏡的壟斷
林飛說，這款顯微鏡成本8萬多元，相當於現用顯微鏡的三分之一，可大大降低醫療檢測的門檻。目前，已經在南京部分醫院進行試用。
指導老師左超副教授說，SCscope改變了傳統顯微成像系統獲取信息方式，提升其獲取信息能力，有望在生物醫學、材料科學、工業檢測、科研教學等眾多領域得到廣泛應用。相關核心技術已申請國家發明專利4項。目前國內已有多家單位前來洽談合作，如果該作品投入生產並在相關行業大力推廣應用，將有望推動我國顯微鏡產業的技術革新，將打破國外高端光學顯微儀器的長期壟斷地位。
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記者 王晶卉
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