国家重大科研仪器研制项目“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统”取得重大进展

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                                                        2P3A-DSLM双光子光片显微镜光路图和生物在体成像效果
         

        
国家重大科研仪器研制项目“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统”（项目批准号：31327901）项目组于2013年成立。成立伊始，项目组全体成员便积极开展调研，探索如何将下一代的激光、扫描、控制、成像新原理和图像处理新方法等有机结合应用于在体荧光成像过程中。2013年11月，项目组发现了通过调制超声可调制梯度（TAG）透镜高速点扫描产生片层光的新原理。在国家重大科研仪器研制项目的支持下，项目组整合了光学仪器研发、电路控制、生物学实验等各方面的力量，调集关键设备、确定时间节点，群策群力、夜以继日地攻坚作战，于2014年3月份完成了新型双光子光片显微镜，命名为2P3A-DSLM（Two-photonthree-axisdigitalscannedlight-sheetmicroscope），并初步应用于生物学实验。结果证明，新研制的2P3A-DSLM双光子光片显微镜具有采样速度快（1毫秒帧频）、光损伤小以及深层组织成像等优点。特别是与国际同类光片显微镜相比，2P3A-DSLM在保持超大视场的同时，具有最薄的一致性的光片（亚微米级），这使得在活体模式动物组织深处定量化观察和研究亚细胞精细结构和动态过程成为可能。2014年9月初，项目组正式申请了国家发明专利，研究论文被CellResearch（http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/full/cr2014124a.html）正式接收。

2014年9月，第一届国际光片显微镜大会在西班牙巴塞罗那召开。会上，国际上多个光片显微成像的顶尖研究组都对此项工作深感兴趣，认为这是一种相比较其他实现高分辨率的光片显微成像——如贝塞尔光片、艾里光片等，光毒性更小且更为稳定可靠的方法。项目组第一次在光片显微成像领域取得了显著的国际关注度。

为实现仪器研制与前沿科学问题的紧密结合，项目组在研究论文中已将新成像系统成功用于斑马鱼心脏发育、心肌细胞钙火花、秀丽线虫超氧炫研究。该论文第一作者为宗伟健，是北京大学分子医学研究所与军事医学科学院联合培养的博士研究生；北京大学分子医学研究所陈良怡教授、生物动态成像中心孙育杰研究员为该论文的通讯作者。“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统”项目负责人程和平教授以及周专教授、张云峰工程师等全程参与了该项研究。目前，项目组的多项后续研究已完成部署，有望于明年初取得新一批成果。