日前，香港大學與德國比勒費爾德大學的科研團隊合作研制出一種新型致密光釬激光顯微鏡，能為分析細胞內(nèi)分子及臨床應(yīng)用帶來突破。這種新發(fā)明的顯微鏡產(chǎn)生的噪音比傳統(tǒng)的設(shè)計小得多，緊湊和穩(wěn)定使它適合在醫(yī)院的手術(shù)室中使用。這項新發(fā)明發(fā)表在《光：科學與應(yīng)用》雜志上，由施普林格自然雜志出版。

當研究腫瘤如何生長，或藥物如何影響不同類型的細胞時，研究人員必須了解細胞內(nèi)分子如何反應(yīng)和相互作用。這在現(xiàn)代熒光顯微鏡的幫助下是可能實現(xiàn)的。然而，細胞標本中的分子必須用熒光物質(zhì)進行標記，才能使它們可見，這可能會扭曲分子的行為。此外，熒光標記染色通常不適用于活體組織。

無標簽顯微成像一直是生物醫(yī)學研究的熱點。新發(fā)明的激光顯微鏡不需要熒光標記來獲得細胞分子的清晰圖像。相反，具有不同層次特征的細胞分子通過拉曼成像系統(tǒng)被獨特地呈現(xiàn)出來。

領(lǐng)導這項研究的Kenneth Wong教授說：“我們使用光纖激光器作為光學顯微鏡的光源，取代傳統(tǒng)的固態(tài)激光器，這是一個全新的概念。傳統(tǒng)上，激光需要在幾米的自由空間放大，所以儀器很大。使用光纖激光器，光通過玻璃纖維放大和傳輸，儀器設(shè)計變得輕便和緊湊。體積只有傳統(tǒng)固態(tài)激光儀器的八分之一到十分之一。由于儀器的尺寸，它目前的使用范圍是有限制的，但在未來這將不再是一個問題?！?/p>

Wong教授解釋說：“光纖激光器以前并不適合用于顯微鏡，因為與固態(tài)激光器相比，光纖激光器的功率較小，而且噪聲很大。為了用他們的顯微鏡獲得分子特異性的成像，研究小組使用了兩個同步光學諧振器（激光腔），都有短皮秒脈沖——1皮秒相當于1萬億分之一秒。

德國比勒費爾德大學的生物物理學家Thomas Huser教授說：“其中一個挑戰(zhàn)是如何控制激光，使兩束不同波長的光束同步，并在完全相同的時間和位置擊中標本。”

Huser教授認為，這種新型顯微鏡很有可能在未來幾年的臨床應(yīng)用中得到應(yīng)用。他們的新型纖維鏡已經(jīng)與當?shù)蒯t(yī)院開始進行初步合作研究。Huser教授說：“無標簽顯微鏡不僅可以用來研究不同類型的干細胞是如何從干細胞發(fā)展而來的，還可以在不染色的情況下將腫瘤與正常組織區(qū)分開來。此外，通過無標簽顯微鏡我們還可以確定藥物化合物是如何與心臟、肝臟以及其他細胞的肌肉組織細胞分子發(fā)生反應(yīng)的?！?/p>

Wong教授認為這項新科技可應(yīng)用于許多生物醫(yī)學領(lǐng)域，如腸子及消化系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查等，以發(fā)現(xiàn)早期腫瘤及病變。Wong教授說：“使用光纖激光器，圖像清晰度可以比傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡提高100倍。它能穿透器官表面，反映深層組織的狀況。光源采用無害的紅外線可見光，不會影響人體。從長遠來看，由于它便攜、無標記和無害，它可以用于外科手術(shù)，如立即病理檢測，在手術(shù)中標記腫瘤邊界，或在腦部手術(shù)中精確標記不同部位以進行精確切割?！?/p>