微觀世界“探秘神器” 科研人員都在用誰家超分辨顯微鏡？

1873年，德國物理學家恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)提出光學顯微鏡存在分辨率J限，約為200nm。2014年的諾貝爾化學獎同時授予了三位科學家，他們在突破了“阿貝J限”，在超分辨熒光成像技術領域做出重要成績，將光學顯微技術帶入到納米尺度。

近些年來，超分辨顯微技術得到了快速發展，當前主要的超分辨技術有結構光照明（SIM）、受激發射損耗（STED）、光激活定位顯微（PALM）、隨機光學重構（STORM）等，獲諾獎的兩種超分辨技術分別是STED和單分子定位顯微技術，後一類技術的典型代表目前有光激活定位顯微（PALM）和隨機光學重構顯微（STORM）。隨著超分辨技術的發展與成熟，幾大顯微公司也紛紛推出各自的商業化產品，並根據各技術的特點和優勢應用到不同的生命科學研究當中。

本文對國內實驗室共享的超分辨顯Bsports必一体育器進行了盤點，共統計到70台，未在所用統計平台上傳的儀器不在本次統計範圍之中。超分辨顯微鏡的貨值較高，應用領域較專業，雖然統計到的共享儀器數據量不大，但一定程度上可反映出其時間地域分布、科研單位特定技術需求以及對於品牌的選擇。

獲“諾獎”後超分辨共享啟用提速 北京占比超30%

圖1 共享超分辨顯微鏡各省分布 

本次統計當中，分布在北京的超分辨顯微鏡數量Z多，占比約為30%，其中北京大學和中科院係統（包括中科院生物物理所、中科院動物研究所）的共享儀器數量相對較多。除北京以外，江蘇省上傳的共享超分辨顯微鏡數量較多，主要分布單位是江南大學、南京農業大學和東南大學。

圖2 共享儀器啟用時間分布  

本次統計的共享超分辨顯微鏡的啟用時間可以看出，2014年以後，共享儀器大幅增加，而2018年啟用的共享超分辨顯微鏡Z多。

尼康近4成 STORM技術應用更廣泛

圖4 共享超分辨顯微鏡品牌占比

本次統計的共享超分辨顯微係統品牌分布如圖4，Z多的是尼康，占比38%，主要技術類型則是STORM；其次是蔡司，主要技術類型是蔡司的Airyscan（部分儀器未標明具體技術，Lattice SIM和SMLM未統計到），占比為22%；STED技術是**個用來突破衍射J限的遠場光學顯微技術，目前國內市場主要是徠卡的產品，在本次統計中占比為17%。

圖3 各超分辨技術占比

主要超分辨技術應用占比如圖3，全國來看，應用Z多的是STORM技術，占比22%，其次是蔡司的Airyscan（不包括Airyscan2）和SIM，分別占比21%和19%。而以樣本量Z多的北京地區分析，Z多的是STORM技術，占比26%，STED、SIM其次，占比均為21%。STORM超分辨技術是目前分辨率Z高的技術，據稱可達20nm。另有報道顯示，蘇州醫工所自主研製的超分辨顯微成像係統主要基於STED和STORM技術，而本次統計到的蘇州醫工所自主研製的儀器還用到了SIM 技術，根據蘇州醫工所官網報道，其STED超分辨顯微鏡分辨率達到50nm。

在被國外品牌長期“統治”的G端光學顯微鏡領域，中國科研人員始終堅持研發力求突破，令人欣喜的是，在本次統計中，國產超分辨顯微係統共有5台，占比7%，其中蘇州醫工所2台，中科院生物物理3台，這些超分辨顯微技術也已經對科研人員開放使用，並且依靠自主研發的儀器做出的數據也發表了高質量的文章。此外，北京大學陳良怡教授團隊與合作者在2018年研發出的超高分辨率顯微鏡 -- 海森結構光顯微鏡（Hessian-SIM），研究成果在Nature Biotechnology上發表，並奪得了生物成像領域的多個“頭次”，也被評為當年的“中國光學十大進展”。據悉北京世紀桑尼科技有限公司正在研發商業化超分辨模塊，近期將有測試數據，儀器信息網將持續關注。

當前，飛速發展的中國生命科學和醫學向中國的G端科研儀器製造提出要求。近些年來，G端顯微設備國產化方麵，越來越多的中國自主研製超分辨、雙光子和共聚焦等G端顯微鏡問世。雖然超分辨顯微技術越來越成熟，但空間與時間、成本與性能的博弈還在持續，超分辨顯微成像技術仍有進步的餘地，期待國產超分辨顯微鏡能夠繼續奮起直追，早日立足國際舞台。

原文鏈接： //www.instrument.com.cn/news/20210604/582097.shtml

來源：儀器信息網

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