日前，香港大學(xué)與德國(guó)比勒費(fèi)爾德大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)合作研制出一種新型致密光釬激光顯微鏡，能為分析細(xì)胞內(nèi)分子及臨床應(yīng)用帶來(lái)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(jì)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(xiàng)新發(fā)明發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》雜志上，由施普林格自然雜志出版。

當(dāng)研究腫瘤如何生長(zhǎng)，或藥物如何影響不同類型的細(xì)胞時(shí)，研究人員必須了解細(xì)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(shí)現(xiàn)的。然而，細(xì)胞標(biāo)本中的分子必須用熒光物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記，才能使它們可見(jiàn)，這可能會(huì)扭曲分子的行為。此外，熒光標(biāo)記染色通常不適用于活體組織。

無(wú)標(biāo)簽顯微成像一直是生物醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。新發(fā)明的激光顯微鏡不需要熒光標(biāo)記來(lái)獲得細(xì)胞分子的清晰圖像。相反，具有不同層次特征的細(xì)胞分子通過(guò)拉曼成像系統(tǒng)被獨(dú)特地呈現(xiàn)出來(lái)。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Kenneth Wong教授說(shuō)：“我們使用光纖激光器作為光學(xué)顯微鏡的光源，取代傳統(tǒng)的固態(tài)激光器，這是一個(gè)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(guò)玻璃纖維放大和傳輸，儀器設(shè)計(jì)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(lái)這將不再是一個(gè)問(wèn)題?！?/p>

Wong教授解釋說(shuō)：“光纖激光器以前并不適合用于顯微鏡，因?yàn)榕c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(gè)同步光學(xué)諧振器（激光腔），都有短皮秒脈沖——1皮秒相當(dāng)于1萬(wàn)億分之一秒。

德國(guó)比勒費(fèi)爾德大學(xué)的生物物理學(xué)家Thomas Huser教授說(shuō)：“其中一個(gè)挑戰(zhàn)是如何控制激光，使兩束不同波長(zhǎng)的光束同步，并在完全相同的時(shí)間和位置擊中標(biāo)本?！?/p>

Huser教授認(rèn)為，這種新型顯微鏡很有可能在未來(lái)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(dāng)?shù)蒯t(yī)院開(kāi)始進(jìn)行初步合作研究。Huser教授說(shuō)：“無(wú)標(biāo)簽顯微鏡不僅可以用來(lái)研究不同類型的干細(xì)胞是如何從干細(xì)胞發(fā)展而來(lái)的，還可以在不染色的情況下將腫瘤與正常組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。此外，通過(guò)無(wú)標(biāo)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(xì)胞的肌肉組織細(xì)胞分子發(fā)生反應(yīng)的?！?/p>

Wong教授認(rèn)為這項(xiàng)新科技可應(yīng)用于許多生物醫(yī)學(xué)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(shuō)：“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(wú)害的紅外線可見(jiàn)光，不會(huì)影響人體。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于它便攜、無(wú)標(biāo)記和無(wú)害，它可以用于外科手術(shù)，如立即病理檢測(cè)，在手術(shù)中標(biāo)記腫瘤邊界，或在腦部手術(shù)中精確標(biāo)記不同部位以進(jìn)行精確切割?！?/p>