0.1毫米，这是人类肉眼分辩的极限，假如想看得更小、更清，就需求借力探微神器——显微镜。前不久，我国科学院姑苏生物医学工程技能研讨所（简称“姑苏医工所”）承当的国家严峻科研配备研制项目——“超分辩显微光学核心部件及体系研制”经过检验，标志着我国具有了研制高端超分辩光学显微镜的才能。

  据“超分辩显微光学核心部件及体系研制”项目负责人、姑苏医工所所长唐玉国介绍，“与以往的光学显微镜比较，咱们自主研制的超分辩光学显微镜，其成像分辩率从200至300纳米进步到了50纳米，功能目标可比美世界主流产品”。这在某种程度上预示着，我国总算把握高端光学显微镜核心技能，将为相关前沿范畴的原创性研讨供给重要技能支持。

  为看清改变多端的大千世界，1665年，英国科学家罗伯特·虎克制作了第一台用于科学研讨的光学显微镜，用以调查薄薄的软木塞切片，然后发现了细胞。这一对不知道的探究让人们接触到显微镜下的一个微观世界，犹如一束光照进黑不见底的深渊，点着了科学家们研制光学显微镜的热心。

  凭借光学显微镜，科学家们在微观世界里纵横驰骋，第一次发现了细菌和微生物，但不久却遭受严寒的实际：由于存在一道无法跨越的“墙”——光学衍射极限，传统光学显微镜的分辩率只能到达200纳米（0.2微米）左右。换句线微米，经过光学显微镜将仅能看到一个含糊的光斑，科学家因此无法从分子层面研讨活细胞。

  跟着科学家们不断尽力，后来诞生了电子显微镜等微观观测设备，凭借它，人类能看得更小更清。比方，一粒一粒的原子。不过，尺有所短寸有所长，现在已将分辩率做到几纳米的电子显微镜也存有下风。“由于需求抽出真空，电子显微镜只能用来观测固体标本，不能用于活体观测。而关于生物学、医学方面的研讨，更期望在生命体存活的天然状况下调查。对此，光学显微镜具有先天优势。”唐玉国解说。

  2014年，3位科学家打破了光学衍射极限——让光学显微得以窥视纳米世界。这在某种程度上预示着，在只有约200纳米的全球最小细菌面前，人类总算凭借光学显微镜看清了他们的生动面貌。

  由于有了光学显微镜，从前“水中望月”般的微观世界日渐明晰。但是有些为难的是，我国虽是光学显微镜消费大国，却仅能出产中低端产品。据有关计算，现在我国运用的高端光学显微镜简直悉数来自徕卡、蔡司、尼康和奥林巴斯等外国公司。

  由此带来的结果是，高端光学显微镜进口价格动辄两三百万元，部分品种高达七八百万元。更晦气的是，作为生命科学和资料科学研讨的利器，光学显微镜研制核心技能的缺失，严峻限制了相关前沿范畴的严峻科学发现和技能立异。

  唐玉国说，在当今生物学和基础医学研讨中，超分辩光学显微镜发挥着无法代替的效果。其间，10至100纳米标准的超分辩显微光学成像是获得原创性研讨效果的重要手法。

  在微生物学范畴，科学家对微生物的活体动态调查有望提醒许多重要生命现象；在细胞生物学范畴，科学家能够调查细胞内特定蛋白质的亚细胞定位，及其在细胞器拼装中的动态改变；还能够提醒病毒侵略细胞的机制，以及神经元细胞互联机制等，以便深入研讨一些严峻疾病的发生机理。

  展开超分辩光学显微镜关键技能讨论研讨时不我与。2014年，姑苏医工所瞄准国家严峻仪器专项——“超分辩显微光学核心部件及体系研制”建议“进攻”。

  历时5年攻关，姑苏医工所科研人员研制出包含激光扫描共聚集显微镜、双光子显微镜、受激发射损耗（STED）超分辩显微镜、双光子-STED显微镜等4类高端光学显微镜，打破光学衍射极限，将分辩率从200纳米逐渐做到了50纳米。

  “双光子和STED两种显微镜并不罕见，但将两者有机交融仍是初次。由于两者各有利弊，比方，双光子显微镜能看到样本中深层结构，但看不了标准100纳米以内的细节结构；而STED显微镜成像分辩率能到达50纳米，但成像深度很浅。”姑苏医工所研讨员张运海告知经济日报记者，在一些脑科学研讨中，常常需求调查一些比较厚的脑切片结构，假如用两台显微镜别离调查深层结构和100纳米以内的细节结构，需把样品从一台显微镜挪动到另一台显微镜，如此一来，就找不到本来调查的方位了，很简单发生差错。

  “有了这台双光子-STED显微镜，科学家就能够方便地调查深层结构和表层感兴趣区域的精细结构。”张运海说。

  “数值孔径是物镜的主要参数，也是衡量显微镜功能的重要目标，数值孔径越大，显微镜的分辩力越高。”唐玉国说，物镜数值孔径一般为0.05至0.95，选用十几片玻璃镜片叠加校对的方法。对此，姑苏医工所打破了限制我国超分辩光学显微镜制作的瓶颈技能，研制出我国首个具有自主知识产权的数值孔径为1.45的物镜。

  这代表着什么？唐玉国打了个比方：一般的显微镜只能看清细胞这一层面，超分辩光学显微镜则是火眼金睛，“有了姑苏医工所研制的这双‘慧眼’，科学家们能够对活体细胞展开分子水平上的研讨。比方，进一步调查细胞内部的精细结构及其改变、运动状况，并有望将其使用到临床研讨中，调查药物是怎么进入并效果于细胞的，然后助力新药研制。”

  韶光不负情深。现在，“超分辩光学显微镜”项目研制的显微镜和核心部件已有部分效果完结出售，包含双光子显微镜已销往德国、以色列、美国等的多家国外研讨机构，北京大学、我国科学院神经科学研讨所等国内科研机构也已运用该设备。

  更重要的是，一些使用已获得了部分效果。我国科学院动物研讨所使用高端光学显微镜调查发育生物学中的根本现象，研讨潜在调控机制。我国科学院上海药物研讨所使用高端光学显微镜调查药物胞内靶向定位和运送，加快立异性新药研制。美国斯坦福大学、日本东京大学等专业试验室使用双光子显微成像技能进行了信息辨认、行为操控等脑科学核心问题的研讨，以及动物在体成像试验，获得了高分辩实时神经元活动成像数据。

  此外，项目效果中具有自主知识产权的特种LED光源体系已具有世界竞争力，支撑了包含新一代投影、光医疗仪器以及长途照明等新鼓起的工业的加快速度进行开展；共聚集显微镜也已完结工程化，将进行工业化出产和出售。

  结合工程化及效果转化立异形式，姑苏医工所完结了科技效果在研制渠道、工程化渠道、工业化渠道、商场渠道的高效对接。下一步，唐玉国方案经过系列化、组合化的产品布局，对显微镜体系和核心部件进行工程化、工业化，力求将失掉的“阵地”一点点找回来。（经济日报·我国经济网 记者 沈慧）