太好了！发明不用荧光标记，就能看到细胞中分子的激光显微镜！

当研究肿瘤如何生长，或药物如何影响不同类型的细胞时，研究人员必须了解细胞内的分子是如何反应和相互作用的。有了现代激光显微镜，这是可能的。然而，到目前为止，细胞样本中的分子必须用荧光物质标记，才能使它们可见，这可能会扭曲分子的行为。比勒费尔德大学和香港大学的科学家现在开发出一种无需标记分子就能工作的激光显微镜。

为此，研究人员发明了一种独特的微型型光纤激光器，取代了以前使用的固态激光器。这种新型显微镜在使用时产生的噪音比通常的设计要小得多，这使得它适合在手术室使用，其研究成果发表在《光：科学与应用》期刊上。比勒费尔德大学生物分子光子学研究小组的带头人、生物物理学家托马斯·胡瑟教授说：无标记显微成像是目前生物医学研究的热门话题。研究团队与香港大学王启元（音译）教授的研究小组合作研发光纤激光显微镜。

用荧光标记染色通常不适合体内组织，例如，需要无标记显微镜来研究各种新细胞是如何从干细胞发育而来。它还允许在不染色的情况下将肿瘤与正常组织区分开来。还可以确定药物化合物与心脏和肝脏肌肉组织细胞以及其他细胞中的分子是如何反应的。近年来，光纤激光器经常被评估用于光学纳米显微镜，在这种显微镜中，光通过玻璃纤维传输，而不是通过晶体或玻璃的固体传输。

然而，在显微镜中，光纤激光器以前不如固态激光器，因为它们的功率较小，而且噪音很大。为了用显微镜获得分子特异性成像，科学家们使用的不是一个，而是两个同步光学谐振器(激光腔)。从这些谐振器出来，激光束会聚在被测试的样品上。这两种激光器都以短皮秒脉冲的形式发送波长（1皮秒相当于十亿分之一秒）。这里的一个挑战是控制激光，使波长准确地同时通过透镜击中样本。

新型光纤激光显微镜的一个显著优势是：它比传统的固态激光显微镜更容易操作，不太容易出错，而且由于分子不需要首先标记，与使用其他显微镜相比，标本制备不需要那么长的时间。显微镜的原型现在将成为制造便携式设备的基础。然后可以在手术室使用小型显微镜，例如在手术过程中标记肿瘤边界。为了确保光纤激光显微镜可以很容易地复制，比勒费尔德大学和香港大学科学家都在研究该设备的原型。

这两个小组的合作研究由德国学术交流服务(DAAD)和香港研究资助局(RGC)资助，现在将继续作为欧盟项目交付的一部分。这项研究的主要作者之一克里斯蒂安·皮尔格博士(Dr.Christian Pilger)说：这使得我们有可能相互分享知识，能够在香港大学实验室进行几个月的研究，来自香港大学的同事也能够来到比勒费尔德大学，在这里帮助我们。该研究小组在香港大的负责人Kenneth Wong表示：

这项新技术为许多生物医学应用提供了优势，肿瘤的早期发现只是这方面的一个具体例子。研究的成功是比勒费尔德大学和香港大学多年来密切合作的结果，生物医学和健康技术的研究将我们两所大学联系在一起，特别是在成像技术方面。这种新型显微镜很有可能在未来几年内用于临床应用，与Evangelisches Klinikum Bielefeld医院合作使用显微镜分析肝脏组织样本的初步研究已经在进行中。

博科园｜研究/来自：比勒费尔德大学/香港大学

研究发表期刊《光：科学与应用》

DOI: 10.1038/s41377-020-0259-2

博科园｜科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学