徠卡顯微鏡報道研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)——2克顯微鏡!
說到徠卡顯微鏡,就不得不特別介紹了兩位科學(xué)家:AbbasElGamal和MarkSchnitzer,嚴(yán)格來說這兩位科學(xué)家都算不上生命科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家,但是他們推出的兩克顯微系統(tǒng)(Two-grammicroscopes)卻對于認(rèn)知大腦,進(jìn)行大腦深度成像提供了重要幫助。
整個故事起源于兩個學(xué)生的友誼:專業(yè)為電子工程學(xué)的斯坦福教授AbbasElGamal近年來成果是高清三維相機(jī),其實(shí)驗室學(xué)生KunalGhosh希望能讓這種相機(jī)更好的用于徠卡生物顯微鏡成像中,他的朋友——斯坦福大學(xué)生物及應(yīng)用物理系MarkSchnitzer實(shí)驗室的EricTattWeiHo正在進(jìn)行神經(jīng)細(xì)胞活性觀察研究,他們倆在交談中想到,是否可以在動物身上直接放一個成像感應(yīng)器。
于是這兩個實(shí)驗室展開了合作,但是一般的光學(xué)顯微鏡只能觀察到組織的zui外層,傳統(tǒng)的
徠卡生物顯微技術(shù)也無法觀察到大腦中超過700微米深度的部位。在這之前,MarkSchnitzer等人為了解決這個問題,徠卡顯微鏡研發(fā)了一種新技術(shù),能通過把微內(nèi)窺鏡(microendoscope)套在微小玻璃管中,再伸入被麻醉小鼠的大腦深部,從而研究人員能每周甚至每個月對大腦的同一位置重復(fù)觀察,并且這樣大腦也不用暴露于外界,阻斷了感染的危險。研究人員利用這個方法觀察了神經(jīng)膠質(zhì)瘤小鼠模型,觀察到了神經(jīng)膠質(zhì)瘤在大腦深部的特征性生長方式,與生長在表面的腫瘤相同。
但是這種方法還達(dá)不到他們的要求,他們需要更新的技術(shù)。ElGamal說,“我們想要設(shè)計一個整套系統(tǒng)”,zui終他們研發(fā)出了一種包含一個半導(dǎo)體成像感應(yīng)器,一個發(fā)光二極管(LED),以及一個聚焦系統(tǒng),一面鏡子,鏡頭和過濾器,以及9根操控電源和信息處理的導(dǎo)線的顯微系統(tǒng),令人驚訝的是整個系統(tǒng)僅僅1.9克!
徠卡顯微鏡這一系統(tǒng)比較于之前的顯微系統(tǒng),觀察視野,以及獲得的數(shù)量都提高了幾個數(shù)量級,而且這一顯微系統(tǒng)能觀察到小腦毛細(xì)血管中的血流(秒鐘級別),以及同時捕獲超過200個個體神經(jīng)元中的鈣火花。
對于這項成功的合作,ElGamal認(rèn)為這與典型的設(shè)計新型芯片的工程項目*不同,這項研究的關(guān)鍵點(diǎn)不是證明理論概念,而是用于實(shí)際情況的功能應(yīng)用。“收益不僅是這一系統(tǒng)本身,而且證明了其在生物學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用。”