外型看上去和打印機(jī)類似，大小也差不多，這就是空間站雙光子顯微鏡。

(相關(guān)資料圖)

近日，神舟十五號(hào)航天員乘組使用空間站雙光子顯微鏡開(kāi)展在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)任務(wù)取得成功。這項(xiàng)成果由南京江北新區(qū)生物醫(yī)藥谷園區(qū)的北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院參與的多團(tuán)隊(duì)合作自主研制的，是目前已知的世界上首次在航天飛行過(guò)程中使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像。

神十五乘組在軌使用雙光子顯微鏡（轉(zhuǎn)自新華社）

多方支持，成功研制空間站雙光子顯微鏡

此次在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，正是由中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授、北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院院長(zhǎng)程和平擔(dān)任總責(zé)任人，轉(zhuǎn)化院及其孵化企業(yè)超維景參與其中。這個(gè)自研儀器，為未來(lái)開(kāi)展航天員在軌健康檢測(cè)研究提供了全新工具。

雙光子顯微成像技術(shù)是基于雙光子吸收及熒光激發(fā)的一種非線性光學(xué)成像技術(shù)，具有高分辨率、強(qiáng)三維層析能力、大成像深度、在體無(wú)創(chuàng)無(wú)標(biāo)記的特點(diǎn)，并且可以特異性激發(fā)膠原纖維的二次諧波信號(hào)，特別適合對(duì)活體生物組織進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的在體無(wú)創(chuàng)顯微成像。但由于傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡整機(jī)系統(tǒng)龐大，不能滿足在軌實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備對(duì)可靠性、體積、重量、抗沖擊和振動(dòng)性能等的苛刻要求，此前國(guó)際上還未能實(shí)現(xiàn)雙光子顯微成像技術(shù)在空間站上的在軌運(yùn)行與應(yīng)用。

2017年，由北京大學(xué)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)突破雙光子顯微鏡微型化的多項(xiàng)核心技術(shù)，研制成功探頭僅重2.2克的高時(shí)空分辨微型化雙光子顯微鏡，為空間站雙光子顯微鏡的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

空間站雙光子顯微鏡

2019年，在中國(guó)載人航天工程辦公室的大力支持下，北京大學(xué)程和平、王愛(ài)民團(tuán)隊(duì)，中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心李英賢團(tuán)隊(duì)、北京航空航天大學(xué)馮麗爽團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院趙婷團(tuán)隊(duì)、北京超維景生物科技有限公司及河南平原光電有限公司組建了中國(guó)空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。歷時(shí)近三年，項(xiàng)目組通過(guò)自主研發(fā)多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，攻克多項(xiàng)技術(shù)難題，最終于2022年9月研制成功空間站雙光子顯微鏡。

進(jìn)入太空，首次通過(guò)皮膚觀測(cè)航天員機(jī)體功能

據(jù)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員王俊杰博士介紹，2022年11月12日，空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船成功運(yùn)抵中國(guó)空間站，成為世界上首臺(tái)進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡。近日，神舟十五號(hào)航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調(diào)試和首次成像測(cè)試，成功獲取了在軌狀態(tài)下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。

據(jù)了解，空間站雙光子顯微鏡能以亞微米級(jí)分辨率清晰呈現(xiàn)出航天員皮膚結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的三維分布，具備對(duì)皮膚表層進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分等無(wú)創(chuàng)顯微成像的能力。成像結(jié)果顯示，皮膚的角質(zhì)層、顆粒層、棘層、基底細(xì)胞層、真皮淺層等三維結(jié)構(gòu)清晰可辨。

神十五乘組航天員皮膚的雙光子顯微成像結(jié)果

皮膚的雙光子顯微成像結(jié)果的層析動(dòng)畫展示

空間站雙光子顯微成像的信號(hào)來(lái)源于細(xì)胞及胞外基質(zhì)中具有自發(fā)熒光的物質(zhì)，以及膠原纖維產(chǎn)生的二次諧波信號(hào)。這些信號(hào)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)航天員細(xì)胞線粒體代謝應(yīng)激反應(yīng)功能探測(cè)。通過(guò)對(duì)具有自發(fā)熒光的細(xì)胞代謝產(chǎn)物的量化觀測(cè),可以反映出航天員機(jī)體代謝功能。

“空間站雙光子顯微鏡是體現(xiàn)我國(guó)高端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果?！背毯推奖硎?，本次任務(wù)創(chuàng)造了多項(xiàng)第一：世界上首次實(shí)現(xiàn)雙光子顯微鏡在軌正常運(yùn)行；國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行；國(guó)際上首次通過(guò)皮膚觀測(cè)到航天員在軌機(jī)體細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分相關(guān)信息等。這些不僅為航天醫(yī)學(xué)領(lǐng)域從細(xì)胞分子水平開(kāi)展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)研究提供了新工具和新方法，也為未來(lái)利用中國(guó)空間站平臺(tái)開(kāi)展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段。

校地合作，暢通重大科研成果轉(zhuǎn)化路徑

2019年，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院落地江北新區(qū)南京生物醫(yī)藥谷，這是新區(qū)和北大共同打造的校地合作科研成果轉(zhuǎn)化基地。轉(zhuǎn)化院圍繞“高端生物醫(yī)學(xué)成像裝備”和“重大疾病創(chuàng)新藥物”兩大研發(fā)方向，搭建高端腦成像和新藥研發(fā)為主體的公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。近年來(lái)，其孵化企業(yè)和其瑞醫(yī)藥、超維景等已在新區(qū)開(kāi)啟了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，加速科研成果駛?cè)氘a(chǎn)業(yè)化。隨著江北新區(qū)與北京大學(xué)的合作不斷深化，新區(qū)還成為了國(guó)內(nèi)第一個(gè)與未來(lái)技術(shù)學(xué)院開(kāi)展深度合作的地區(qū)。

據(jù)北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)南京轉(zhuǎn)化研究院副院長(zhǎng)趙婷介紹，本次空間站雙光子顯微鏡項(xiàng)目的重要突破，離不開(kāi)江北新區(qū)、南京生物醫(yī)藥谷的大力支持。江北新區(qū)通過(guò)不斷深化與北京大學(xué)的合作，共同探索了校地一體化研發(fā)合作新模式，實(shí)現(xiàn)重大基礎(chǔ)科研成果與應(yīng)用開(kāi)發(fā)一體化推進(jìn)。除了政策的扶持引領(lǐng)，還有日益完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和對(duì)企服務(wù)。

新區(qū)生命健康辦、南京生物醫(yī)藥谷積極“搭平臺(tái)”“謀合作”。園區(qū)“生物經(jīng)緯”招商平臺(tái)打通“政產(chǎn)學(xué)研金介用”協(xié)同創(chuàng)新通道，暢通科技成果轉(zhuǎn)化路徑?？蒲谐晒?、資本活水、臨床資源等融入這里的良性互助“生態(tài)圈”，既釋放出強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)能，也發(fā)揮出“虹吸效應(yīng)”，吸引更多的創(chuàng)新要素加速集聚。與此同時(shí)， 新區(qū)生命健康辦還通過(guò)“一企一策”精準(zhǔn)服務(wù)問(wèn)需于企，聽(tīng)訴求、解難題、促發(fā)展，激發(fā)人才團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，在生命健康領(lǐng)域貢獻(xiàn)“中國(guó)智慧”。

標(biāo)簽： 科研成果