超分辨显微镜

p style="text-align: justify text-indent: 2em "中国科学院上海高等研究院宏观量子中心研究员王中阳课题组和中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学实验室研究员韩申生课题组合作，首次提出利用鬼成像方法加快超分辨率荧光光学显微镜的成像速度。新方法有望捕获细胞内以亚毫秒速度发生的生物过程。相关研究成果以Single-frame wide-field nanoscopy based on ghost imaging via sparsity constraints 为题发表在美国光学学会刊物OPTICA上（DOI: 10.1364 / OPTICA.6.001515），并被美国光学学会（The Optical Society, OSA）作为高影响研究工作在发表的同时同步向媒体进行宣传推广。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "超分辨光学显微技术通过克服光的衍射极限来实现纳米级的分辨率。尽管传统超分辨显微镜可以定位细胞内单个分子，并构建超分辨图像，但在活细胞中却很难使用，因为重建图像需要成百上千帧——这个过程太慢，无法捕捉快速变化的动力学过程。为了解决这个问题，该研究团队将随机相位调制器加入到荧光显微镜中实现荧光信号的编码，并结合鬼成像技术与随机测量压缩感知方法，大幅度提高图像信息获取效率，数量级地减少重构超分辨图像所需的采样帧数。研究结果表明，在高标记密度下只需要通过单帧荧光图像的采样就可实现80nm分辨率的超分辨光学成像。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此外，研究的新方法还与2014年诺贝尔奖三大超分辨率技术之一的随机光学重建显微镜(STORM)相结合，将STORM的采样帧数减少了一个数量级以上。研究结果显示成像一个60nm的环，该方法只用10帧图像就可以重构图像，而传统的STORM方法需要多达4000帧图像才能达到同样的效果。该方法还实现用100帧图像分辨40nm标尺。并且研究的超分辨成像显微镜不需要高的照明强度，这有助于减少光漂白和光毒性，有利于长时间的动态生物过程和活细胞成像研究。因此这项创新技术有望在生物、医学等超分辨显微成像研究领域得到广泛的应用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "文章的第一作者是上海高研院博士研究生李文文。该工作受到国家重点研发计划（“数字诊疗装备研发”专项）的资助。 /pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 516px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201912/uepic/bdc8a826-986f-499a-b428-d54bb5a2570c.jpg" title="显微镜装置示意图与重构结果.jpg" alt="显微镜装置示意图与重构结果.jpg" width="600" height="516" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "图：显微镜装置示意图与重构结果/p

p　　12月26日，由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(简称“苏州医工所”)承担的国家重大科研装备研制项目“超分辨显微光学核心部件及系统研制”通过验收，标志着我国具备了高端超分辨光学显微镜的研制能力。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/f803a627-1300-4f36-923e-c53c4d3ad202.jpg" title="1123909972_15458328762871n_副本.jpg" alt="1123909972_15458328762871n_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong科研人员在用自主研制的激光扫描共聚焦显微镜观察细胞结构。/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/603787a6-59a2-4609-bb37-a8c293834c42.jpg" title="1123909972_15458328763351n_副本.jpg" alt="1123909972_15458328763351n_副本.jpg"//pp style="text-align: center "strong科研人员在用自主研制的双光子-STED显微镜观察亚细胞结构。/strong/pp　　在当今生物学和基础医学研究中，高/超分辨光学显微镜发挥着至关重要的作用，10-100nm尺度的超分辨显微光学成像是取得原创性研究成果的重要手段。我国对光学显微镜特别是高端光学显微镜的需求极其旺盛，但基本依赖于进口，这严重制约了我国生物学和基础医学等相关前沿领域的创新。/pp　　历时五年攻关，苏州医工所科研人员全面突破大数值孔径物镜、特种光源、新型纳米荧光增强试剂、系统集成与检测等关键技术，已经申请90余项国家发明专利，其中获得授权30余项 研制出激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、受激发射损耗(STED)超分辨显微镜、双光子-STED显微镜等高端光学显微镜整机 建成了高端显微光学加工、装调、检测以及显微镜整机技术集成工程化平台，培养出一支具备研制复杂精密高端光学显微镜能力的研发团队，为我国高端光学显微镜的发展提供了系统解决方案。/pp　　苏州医工所研制的超分辨显微镜或核心部件已在国内外多家研究机构使用并已取得部分成果。如：中科院动物所利用高端光学显微镜观察发育生物学中的基本现象，研究潜在调控机制。中科院药物所应用高端光学显微镜观察药物胞内靶向定位和输送，加速创新性新药研发。美国斯坦福大学、日本东京大学、陆军军医大学脑科学研究中心等专业实验室利用双光子显微成像技术进行了信息识别、行为控制等脑科学核心问题的研究以及动物在体成像实验，获得了高分辨实时神经元活动成像数据。/pp　　目前，显微镜和关键部件已有部分成果实现销售，例如：双光子显微镜已销往德国、以色列、美国等多家国外研究机构。北京大学、中科院神经科学研究所等国内科研机构也使用了该设备。具有自主知识产权的特种LED光源体系具备了国际竞争力，支撑了包括新一代投影、光医疗仪器以及远程照明等新兴产业的快速发展。共聚焦显微镜也已完成工程化，拟进行产业化生产和销售。/pp　　该项目的成功实施，极大改善了我国高端光学显微镜基本依赖进口的状况，对满足我国生物医学等前沿基础研究的定制化需求、提升创新能力，以及推动我国光学显微镜行业转型升级具有重要的战略意义。下一步，苏州医工所将结合研究所工程化及成果转化创新模式，实现科技成果在研发平台、工程化平台、产业化平台、市场平台的高效对接，通过系列化、组合化的产品布局，对显微镜系统和核心部件进行工程化、产业化。/p

近, 法国abbelight公司研发的模块化多功能单分子定位显微 (SMLM)系统凭借其有的DAISY等技术在3D超分辨成像领域取得重大突破，在学术界引起了广泛的关注。该系统次实现在三维空间上的15 nm超3D定位；且因为模块化设计具有高兼容，仅需使用一个c-mount接口即可将客户的倒置荧光显微镜升成超分辨显微镜，是佳的超分辨搭建方案。 轴向延伸 定位Abbeligh公司系列超分辨模块采用了先进且特的双通路DAISY技术能够将以往定位不佳的Z轴精度提高到15 nm，真正实现三维空间上的15 nm超3D定位。同时此技术巧妙地结合DONALD和SAF技术的优势，有效解决采集过程中的热漂移和多色成像中不同波长激光位置不同等问题，大幅度提高了长时间和多色成像的度，并且还可实现多4色的同时3D成像。超大视野 图像采集在光路方面，SAFe light 能够实现在较低激光能量下对大视野图像的均匀照射。这使得abbelight能够在不增加采集时间的前提下，一次性采集200 × 200 μm2 范围内的图像，并且能够保证图像照射光的整体均一性。灵活兼容 轻松升abbelight具有高度兼容性，仅需使用一个c-mount接口即可将您的倒置荧光显微镜升成超分辨显微镜，并且基本不会破坏显微镜的原有功能，节约您的预算与空间。（除了模块外，abbelight也提供完整的超分辨系统）先进软件 功能强大abbelight 同时还是一台十分简便易用的设备，该设备的NEO软件简单、直观、优化良好，可提供全面的参数控制命令、实时3D漂移校正、实时3D重构图像、高速3D定位图像处理、空间分析和测量、分辨率计算等功能。初次应用 轻松上手对于超分辨中的光漂问题，abbelight的商业化成像液能够有效的降低成像过程中的光漂作用。对于初学者来说，abbelight 还提供全面的技术支持，帮助您快速的建立自己的超分辨观测方法，打开超分辨大门，助力科之路。【新发表文章】[1]. Belkahla, Hanen, et al. "Carbon dots, a powerful non-toxic support for bioimaging by fluorescence nanoscopy and eradication of bacteria by photothermia." Nanoscale Advances (2019).[2]. Jimenez, Angélique, Karoline Friedl, and Christophe Leterrier. "About samples, giving examples: Optimized Single Molecule Localization Microscopy." bioRxiv (2019): 568295.[3]. Cabriel, Clément, et al. "Combining 3D single molecule localization strategies for reproducible bioimaging." Nature communications 10.1 (2019): 1980.[4]. Capmany, Anahi, et al. "MYO1C stabilizes actin and facilitates the arrival of transport carriers at the Golgi complex." J Cell Sci 132.8 (2019): jcs225029.

1873年，德国物理学家恩斯特阿贝(Ernst Abbe)提出光学显微镜存在分辨率极限，约为200nm。2014年的诺贝尔化学奖同时授予了三位科学家，他们在突破了“阿贝极限”，在超分辨荧光成像技术领域做出重要成绩，将光学显微技术带入到纳米尺度。近些年来，超分辨显微技术得到了快速发展，当前主要的超分辨技术有结构光照明（SIM）、受激发射损耗（STED）、光激活定位显微（PALM）、随机光学重构（STORM），相关技术陆续实现商业化，并且产品在不断完善。我国在超分辨显微镜的发展上也紧跟步伐，不仅传统光学显微镜厂商开始转向这一领域（永新光学今年已经发布超分辨显微镜），许多科研单位在相关技术上不断取得突破，并且落地成果，成立企业将相关技术产业化，如超视计、纳析光电、艾锐科技等。12月20-22日，仪器信息网将举办第四届先进生物显微技术及前沿应用网络会议（点击报名），21日上午，超视计、纳析光电、艾锐科技的创始人，同时也分别是北京大学和中科院生物物理所的PI，将分享相关技术和产业化进展。同一会场，清华大学蛋白质研究技术中心细胞影像平台和尼康生物影像中心平台主管王文娟博士将分享共聚焦显微镜在生命科学领域的高级应用，中科院细胞科学卓越创新中心的单琳博士（陈玲玲研究员课题组）讲分享她在科研工作中多种超高分辨率成像技术的应用；显微镜“四大家”之一徕卡的童昕老师将分享徕卡多模式智能显微技术在生命科学领域的应用。点击图片也可免费报名

生命科学是从微观层面观察和研究生命过程，从而揭示生命的物质基础和基本现象。显微成像是观察微小物体的重要手段，但其分辨能力受光学成像系统的限制（即衍射极限），无法满足现代生命科学研究要求的更高解析度、更准确的成像需求。熵智科技作为中国原创3D视觉创业公司第一梯队，横跨机器视觉与微纳光学两大领域，深刻认识到微纳光学在生命科学研究领域中的巨大价值。9月23日，熵智科技在西安发布自研的超分辨及共聚焦显微成像分析系统。该系统易用、性价比高，相较于国内外显微成像产品，不仅突破了光学成像系统的限制，轻松实现纳米尺度的2D/3D动态图像解析能力，还将共聚焦+超分辨+后处理分析完美融合，软件结合场景模块化。无论新手用户还是专家用户，只需通过一套界面即可获取一流的超高分辨率图像及分析结果。熵智科技超分辨及共聚焦显微成像分析系统工作原理超分辨显微成像分析系统采用结构光照明显微成像术（英文Structured Illumination Microscopy, 简称SIM），突破传统显微镜的阿贝衍射极限，实现生物组织、细胞、神经元等活动样本的快速超分辨率成像，为生命科学、生物工程等领域提供创新的超分辨率成像技术产品，几乎可集成于任何荧光显微镜。共聚焦显微成像分析系统的软硬件均采用模块化设计，硬件集成SIM超分辨模块、软件支持多种后处理功能，从而提供精确的2D/3D成像，以及动态过程的成像。目前，共聚焦和超分辨光路共用了光源准直部分、物镜部分、聚焦成像部分。主要功能超分辨及共聚焦显微成像分析系统视野超10倍扩展，达1mm，拥有精确的多微细胞结构生物显微影像分析功能，实现双光路同时，宽场、共聚焦、超分辨三种模式自由切换。大视野拼图：多种不同的图像获取方式、可实现500um*500um视场上图片进行拼接。图像增强及处理：可对采集到荧光图像进行增益调节、对比度调节、亮度调节以及色阶调节。反卷积处理：在原有采集到图像基础上，对图像数据做实时清晰度优化，达到消除背景噪声，有用信息表达更精准的作用，处理速度10ms以下，速度快；可进一步结合DNN方法，提高应用场景的鲁棒性。特征统计分析：对于识别出的细胞，对其强度、直径、周长等15个属性做数值量化。特征标记分类：可对细胞的特征进行标记和分类。单细胞定量分析：可以准确分割出相互重叠的细胞，精度更高，在专业单细胞识别的基础上，结合深度学习AI算法，可以精确识别互相挤压重叠的细胞核，而且对于细胞轮廓边界识别更加准确。亚细胞结构分析：可以定位某种蛋白或者某个基因表达产物在细胞的具体存在部位，如细胞核，胞浆内，结合AI图像分析方法，以表格和数据统计输出结果。细胞亚群圈选分析：筛选特定的感兴趣细胞亚群，进行了10余种参数分析。特殊细胞/结构识别：提供特殊细胞如脂肪细胞的识别和数量统计。多重荧光染色：实现细胞核、细胞质、细胞膜的各种形态和染色，精确寻找目的细胞及其结构。细胞寻找及跟踪：实现特定细胞的动态识别和跟踪。核心参数激光共聚焦超分辨显微参数配置普通光纤激光器激光405nm、488nm、561nm、640nm扩展HC-PCF激光器920nm探测器 PMT3个；波长：400-750nm，GaAsP最大拍摄速度8fps@512×512像素；2fps@1024×1024像素；4096×4096最高；更多可配置；扫描方式X-Y, X-Y-Z, X-Y-T分辨率250nm in x, y and 550nm in z 共聚焦120 nm in x, y and 320nm in z (488nm wavelength) 超分辨共焦视场Φ18mm-Φ25mm 内接正方形成像深度100μm灵敏度提升4倍相对信噪比 SNR优良级 50dB显微镜电动显微镜奥林巴斯 倒置IX73显微镜，具备明场、微分干涉、荧光等观察方式物镜奥林巴斯或Mitutoyo平场复消色差物镜（防腐蚀陶瓷表面以及红外色差矫正）选型载物台奥林巴斯 电动IX3-SSU 扫描精度优于0.7μm光学放大1.0X；1.5X；3.2X；20X 适配/转换器共聚焦/超分辨率光路切换（电动）、6位电动物镜转换器荧光装置配荧光光阑*相机（lattice）SCMOS，分辨率2048×2048，100fps@全幅面，位深12bit工作站Windows10 Pro 64 bit；硬盘≥1TB；内存16GB软件控制软件：图像采集及2D/3D/4D处理；共聚焦和超分辨配置；*成像分析：细胞自动识别、单细胞定量分析、亚细胞结构分析、细胞亚群圈选分析等防震台频率范围（5～30Hz）：≤30μm/s均方根；频率范围（＞30Hz）： ≤60μm/s均方根增配双光子成像激光生成组件、高速扫描头、前置补偿单元应用场景超分辨及共聚焦显微成像分析系统可应用于基础生物学、临床医学、病毒学、精准药物筛选等领域，为活细胞超分辨率智能成像提供解决方案。基础生物学：皮肤病例研究、类器官培养观察、微生物形态研究、胚胎发育成像、组织结构三维重构。如通过斑马鱼胚胎发育过程的成像，研究血管疾病和血管药物的新兴模型，从而更好解决人类血管疾病；通过光学切片, 确定其复杂的内部结构与组织功能之间的关系。临床医学：细胞形态结构鉴定、病理显微成像、异常细胞跟踪检测、组织形态学观察。利用计算机进行图像处理, 不仅可观察固定的细胞、组织切片, 还可对活细胞的结构、分子等进行实时动态观察和检测。通过它可以直接观测细胞形态学的组织、细胞之间的相互作用、组织微环境、伤口的愈合等成像，有助于了解病理机制，以开发疾病治疗方法从而促进人体健康有重要的意义。病毒学：植物病毒研究、动物病毒研究、医学病毒研究、环境病毒研究、噬菌体研究。采用超分辨技术，可以实现病毒感染细胞及复制、组装、释放等动态过程的研究。药物筛选：药材显微鉴别、载药微粒结构、药物扩散跟踪、制药成型和释药研究、药理药效研究。通过药物筛选确定干预的潜在治疗方法，加速早期药物的研发和确定疾病的模型。利用显微镜观察植（动）物药材内部的细胞、 组织构造，从而达到鉴定药材的目的。选择合适的药物靶分子，针对高分辨率成像的固定样品及活细胞进行分析，从而满足不同实验的需求。关于熵智科技熵智科技是国家级高新技术企业，拥有底层成像系统和算法开发能力，软硬件一体化，致力于通过高性能的成像技术解决机器人柔性化、微纳级检测与测量等问题。熵智科技自2018年成立至今，先后获得字节跳动、拓金资本、松禾资本、远望资本、华控资本等投资。深圳、武汉、西安三地联合办公，目前研发和工程团队70余人，核心技术人员均硕士及以上学历，博士6人。未来，熵智科技将继续深耕微纳光学领域，以更优的产品与服务回馈广大合作伙伴及客户。

德国哥廷根大学医学中心纳米专家Ali Shaib和Silvio Rizzoli团队开发了一种用于普通光学显微镜的方法——ONE显微镜的技术，这项技术记录了单个蛋白质图像和从未见过的细胞结构图像，其细节程度甚至超过了价值数百万美元的“超分辨率”显微镜。相关研究结果发表于预印本网站bioRxiv。“显微镜技术应该有某种形式的民主。” Rizzoli指出，该新技术的高分辨率适用于很多人，而不是少数富裕的实验室。传统光学显微镜的能力受到光学定律的限制，这意味着小于200nm的物体观测是模糊的。Rizzoli说，研究人员已经开发出了超越物理的超分辨率方法，可以将这一极限降低到10nm左右。这种方法获得了2014年诺贝尔化学奖，它使用光学技巧来精确定位附着在蛋白质上的荧光分子。2015年，研究人员提出了另一种规避光学限制的方法。美国麻省理工学院神经工程师Edward Boyden领导的研究小组表明，充气组织（使用尿布中的一种吸收性化合物）可以使细胞物体彼此远离。这种被称为膨胀显微镜的技术使显微镜分辨率有了飞跃，可以分辨20nm左右的结构。Shaib和Rizzoli的技术融合了这两种方法，以达到1nm以下的分辨率。这种清晰度足以揭示单个蛋白质的形状，而此前通常使用更昂贵的结构生物学方法，对这些蛋白质进行更详细的成像，如冷冻电子显微镜。膨胀显微镜的简单性是其吸引力的一部分，Boyden估计，超过1000个实验室已经采用了这项技术。样品经过化学物质处理，将蛋白质固定在一种聚合物上，加入水后，聚合物膨胀到原来的1000倍，使分子分离。ONE显微镜技术也利用热或酶来分解蛋白质，这样单个片段在膨胀过程中就会被拉伸到不同的方向。研究人员已经使用他们的方法记录了一种神经分子GABAA受体的图片，这与蛋白质的高分辨率低温电子显微镜和X射线晶体学图非常相似。他们还捕捉到了一种名为耳铁蛋白的大块蛋白质的轮廓，这种蛋白质的结构尚未确定，它有助于在大脑中传递音频信号。这个形状类似于AlphaFold深度学习网络做出的结构预测。虽然该方法无法与低温电镜的分辨率相匹配，后者在某些情况下可以揭示小于0.2 nm的近原子级细节，但是低温电镜技术既小气又昂贵。Rizzoli说，相比之下，ONE显微镜可以提供一种快速而简单的方法来了解几乎任何分子的结构。Rizzoli说，开发这项技术的部分动机是扩大尖端光学显微镜的可及性。ONE显微镜方法很简单，适用于20世纪90年代过时的荧光显微镜。开罗德国大学制药技术专家Salma Tammam计划今年夏天派一名博士生学习这项技术。她的实验室研究纳米颗粒如何在细胞中移动，他们想要看到粒子及其运载物的细节。但与低收入和中等收入国家的许多研究人员一样，他们无法获得昂贵的超分辨率显微镜。德国莱布尼茨分子药理学中心突触生物学家Noa Lipstein说，扩大超分辨率显微镜的应用范围对资金雄厚机构的科学家也很重要。她最近成立了一个独立的研究小组，并选择将ONE显微镜应用于他们对神经突触细节的研究。

当今世界，最顶尖的共聚焦显微镜观察到的物体大小在50纳米左右,而国内目前的技术只能达到200纳米-300纳米之间。不过，这种被欧美垄断的高精尖技术壁垒有望在苏州被打破，记者日前从中国科学院苏州医工所获悉，该所正在研制&ldquo 超分辨显微光学核心部件及系统研制&rdquo 项目，未来3到5年内，将推出分辨率为50纳米的超分辨显微镜，填补该技术的国内空白。目前，该项目已成功获批&ldquo 国家重大仪器专项&rdquo ，将拿到国家专项研究经费1.7亿多元。　　&ldquo 目前，国内最先进的共聚焦显微镜也只能看到细胞，若能将分辨率推进到50纳米，便可清晰地看到细胞的活体结构、细胞内部的变化及其运动状态。打个比方来说，可以大约观察到一根头发丝千分之一的细胞内部的活体运动。&rdquo 江苏省医学光学重点实验室常务副主任、&ldquo 省双创人才&rdquo 、&ldquo 姑苏领军人才&rdquo 熊大曦向记者介绍。　　长期以来，我国缺乏高端显微光学系统及其关键部件的自主研发与创新能力，这严重制约了我国的重大科学发现和技术创新，已经成为我国前沿科学研究和科学仪器行业发展的瓶颈。目前，国内运用的售价在200万元到500万元不等的高端激光扫描共聚焦显微镜全部依赖进口。而国外最先进的一台超分辨显微光学系统，报价要达到1000万元。　　鉴于国内该行业的现状，2010年，苏州医工所瞄准国家重大战略需求，启动了激光扫描共聚焦显微镜的研制专项，仅用两年多时间，现已完成了激光扫描共聚焦显微镜样机的研制。在此基础上，苏州医工所又成功申报国家重大仪器专项&mdash &mdash &ldquo 超分辨显微光学核心部件及系统研制&rdquo 。据悉，该项目将依靠苏州医工所在光学设计、激光技术以及精密光学机械加工、检测和装调等方面的技术优势，研制出具有自主知识产权的超分辨显微光学系统，主要技术指标为分辨率50纳米、光谱检测范围400-800纳米。　　&ldquo 该项目一旦投产运用，将填补国内空白，打破欧美等发达国家对高端显微光学仪器市场的垄断，为我国现代显微光学技术的发展，提供&lsquo 从关键部件到系统&rsquo 的全套解决方案，满足我国生物医学、重大疾病防治、重大新药创制等前沿科学研究对先进科学仪器的迫切需求，帮助人们更好地了解生命的起源及结构，使我国一举走到世界高端光学显微镜研制的前列。而且，未来我们的产品售价将比进口仪器便宜一半以上，这将大大降低医疗等相关行业的成本。&rdquo 苏州医工所所长、国家&ldquo 973&rdquo 项目首席科学家唐玉国表示。

通过采用独特的分子设计，我国光电国家实验室朱明强教授课题组近日研发了一种超级荧光分子开关，将基于二芳基乙烯的荧光分子开关比提高了4个数量级，达到1万倍以上，响应速率也大幅度提高。并且，课题组还利用这种超级荧光分子开关的新特性，制作出具有超级光敏感和应用潜力的全光晶体管，这对我国研制新型超分辨率荧光显微镜意义重大。相关成果的论文日前已经在国际知名的《自然· 通讯》杂志上发表。　　据介绍，在过去很长一段时间，世界各国科学家认为光学显微镜有一个极限，即无法获得比半光波长更好的分辨率。但在&ldquo 荧光分子&rdquo 的帮助下，科学家可以突破这种极限。2014年，美国及德国三位科学家就是因为&ldquo 研制出超分辨率荧光显微镜&rdquo ，将光学显微镜带入了纳米维度，获得诺贝尔化学奖。　　在&ldquo 纳米&rdquo 级的超分辨率荧光显微镜下，科学家可以实现活体细胞中单个分子通路的可视化，能够观察到分子是如何在大脑神经细胞之间生成神经突触，可以追踪帕金森病、阿尔兹海默症和亨廷顿症患者体内相关蛋白的累积情况，还能跟踪受精卵在分裂形成胚胎时蛋白质的变化过程等。

1873年，德国物理学家恩斯特阿贝(Ernst Abbe)提出光学显微镜存在分辨率极限，约为200nm。2014年的诺贝尔化学奖同时授予了三位科学家，他们在突破了“阿贝极限”，在超分辨荧光成像技术领域做出重要成绩，将光学显微技术带入到纳米尺度。近些年来，超分辨显微技术得到了快速发展，当前主要的超分辨技术有结构光照明（SIM）、受激发射损耗（STED）、光激活定位显微（PALM）、随机光学重构（STORM）等，获诺奖的两种超分辨技术分别是STED和单分子定位显微技术，后一类技术的典型代表目前有光激活定位显微（PALM）和随机光学重构显微（STORM）。随着超分辨技术的发展与成熟，几大显微公司也纷纷推出各自的商业化产品，并根据各技术的特点和优势应用到不同的生命科学研究当中。本文对国内实验室共享的超分辨显微仪器进行了盘点，共统计到70台，未在所用统计平台上传的仪器不在本次统计范围之中。超分辨显微镜的货值较高，应用领域较专业，虽然统计到的共享仪器数据量不大，但一定程度上可反映出其时间地域分布、科研单位特定技术需求以及对于品牌的选择。获“诺奖”后超分辨共享启用提速 北京占比超30%图1 共享超分辨显微镜各省分布本次统计当中，分布在北京的超分辨显微镜数量最多，占比约为30%，其中北京大学和中科院系统（包括中科院生物物理所、中科院动物研究所）的共享仪器数量相对较多。除北京以外，江苏省上传的共享超分辨显微镜数量较多，主要分布单位是江南大学、南京农业大学和东南大学。图2 共享仪器启用时间分布 本次统计的共享超分辨显微镜的启用时间可以看出，2014年以后，共享仪器大幅增加，而2018年启用的共享超分辨显微镜最多。尼康近4成 STORM技术应用更广泛图4 共享超分辨显微镜品牌占比本次统计的共享超分辨显微系统品牌分布如图4，最多的是尼康，占比38%，主要技术类型则是STORM；其次是蔡司，主要技术类型是蔡司的Airyscan（部分仪器未标明具体技术，Lattice SIM和SMLM未统计到），占比为22%；STED技术是第一个用来突破衍射极限的远场光学显微技术，目前国内市场主要是徕卡的产品，在本次统计中占比为17%。图3 各超分辨技术占比主要超分辨技术应用占比如图3，全国来看，应用最多的是STORM技术，占比22%，其次是蔡司的Airyscan（不包括Airyscan2）和SIM，分别占比21%和19%。而以样本量最多的北京地区分析，最多的是STORM技术，占比26%，STED、SIM其次，占比均为21%。STORM超分辨技术是目前分辨率最高的技术，据称可达20nm。另有报道显示，苏州医工所自主研制的超分辨显微成像系统主要基于STED和STORM技术，而本次统计到的苏州医工所自主研制的仪器还用到了SIM 技术，根据苏州医工所官网报道，其STED超分辨显微镜分辨率达到50nm。表1 超分辨技术和商业化企业超分辨技术/主要公司蔡司徕卡尼康奥林巴斯GESIM√（Lattice SIM）√√PALM√√STORM√（SMLM）√STED√Airyscan√OSR√多方发力 国产超分辨技术追赶正当时 在被国外品牌长期“统治”的高端光学显微镜领域，中国科研人员始终坚持研发力求突破，令人欣喜的是，在本次统计中，国产超分辨显微系统共有5台，占比7%，其中苏州医工所2台，中科院生物物理3台，这些超分辨显微技术也已经对科研人员开放使用，并且依靠自主研发的仪器做出的数据也发表了高质量的文章。此外，北京大学陈良怡教授团队与合作者在2018年研发出的超高分辨率显微镜 -- 海森结构光显微镜（Hessian-SIM），研究成果在Nature Biotechnology上发表，并夺得了生物成像领域的多个“首次”，也被评为当年的“中国光学十大进展”。据悉北京世纪桑尼科技有限公司正在研发商业化超分辨模块，近期将有测试数据，仪器信息网将持续关注。当前，飞速发展的中国生命科学和医学向中国的高端科研仪器制造提出要求。近些年来，高端显微设备国产化方面，越来越多的中国自主研制超分辨、双光子和共聚焦等高端显微镜问世。虽然超分辨显微技术越来越成熟，但空间与时间、成本与性能的博弈还在持续，超分辨显微成像技术仍有进步的余地，期待国产超分辨显微镜能够继续奋起直追，早日立足国际舞台。

在近日举行的首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛中，杭州师范大学物理学院杨泽超教授团队带来的项目“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”从来自美国、英国、德国等13个海外国家和北上广深等30余个城市的300多个青年博士后团队中脱颖而出，得到不少科研人员和投资者的关注。首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛现场要实现弯道超车、跨越发展，科学研究就要更具前瞻性一位创投公司高级投资总监表示:“我很看好这个项目，觉得这个产品应用范围很广，而且有较高的技术壁垒，他们把分辨率做到了原子级。同时，此仪器还能对原子的运动过程进行毫秒级的实时捕捉。”物理学院杨泽超教授据悉，扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具，它能使人类直接地观察到物质表面的单个原子及其排列状态，并且能够研究其相关的物理、化学性质，因此在表面科学、材料科学、生命科学等领域得到了广泛应用。杨泽超介绍，表面纳米结构在不同温度条件下表现出不同的物理化学性质，而扫描隧道显微镜因具有原子分辨率实空间成像能力，尤其适合用来研究这类材料的表面物性。但同时表面结构动力学过程通常发生在毫秒或微秒的时间尺度。因此，在变温条件下工作的同时具有高时间分辨率的扫描隧道显微镜已经成为世界上很多研究小组的研究项目。“目前基于超高真空环境的扫描隧道显微镜已经高度商品化，尤其是德国和日本公司的产品占据市场的统治地位。但是兼具高时空分辨的变温快速扫描隧道显微镜国内外尚未出现成熟商品化产品。”杨泽超瞄准了这个空白， 2016年在德国马普学会弗里茨-哈伯研究所开展博士后研究工作时，将精力和重心放在高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造上。他说，要实现弯道超车、跨越发展，科学研究就要更具前瞻性。“光搭建这个显微镜设备就花了2年时间，如果算上前期研发设计，总共花了6年。我们每周工作70个小时以上，无论酷暑还是严寒，我们都坚守在实验室内，紧盯测试过程，饿了就几顿并作一顿，累了就趴在桌子上休息。”回忆起研发历程，作为团队核心成员的杨泽超非常感慨，“六年磨一剑，不仅要坐得住冷板凳，还要有不惧困难的勇气。下一步我们将继续优化仪器的软硬件设计，提高仪器操作的便捷性。”个人价值和国家需要相结合，是很有成就感的事2021年，在德国求学生活已过十年的杨泽超，做出了一个决定，结束自己的海外生涯，正式归国。他带着“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”项目加入物理学院。“我们不仅针对性解决了传统扫描隧道显微镜在快速扫描时图像畸变和快速慢速扫描不易切换等硬件方面的问题，而且自主研发的扫描头和快速扫描控制系统，在保有原子分辨率的前提下可以达到120帧/秒的成像速率。可以系统地研究不同覆盖度下氧原子在 Ru(0001) 表面的扩散运动机制。仪器的工作温度范围也扩展到了（200-1000 K）。这套设备将成为研究纳米材料‘时间-结构-性质’构效关系的理想科研仪器，为表面物理和化学的研究提供更多的实验手段，在原位实时实空间研究表界面原子扩散、薄膜材料生长和化学反应等领域均具有重要意义。” 杨泽超自豪地介绍道，“作为杭师大的老师，我不仅想让这个项目在祖国落地，更想在我工作生活的杭州有所作为，能将个人价值和国家需要相结合，是很有成就感的事。”目前杨泽超已将他研发的高时空分辨变温扫描隧道显微镜放置在学校实验室内。“作为一名教师，除了基础的教学，我也想通过自己研发扫描隧道显微镜的经历引导学生了解前沿的技术动态和趋势，带给学生更多的启发。” 他动情地说，“物理学作为基础学科，对于国家的现代化建设和产业升级具有重要的推动作用，我愿为培养这样的基础学科人才而继续努力。”

项目编号：招案2022-1279（校内编号HW20220184）项目名称：华中科技大学智能超灵敏活细胞超分辨显微镜采购项目预算金额：450.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：450.0000000 万元（人民币）采购需求：采购1套智能超灵敏活细胞超分辨显微镜（详见招标文件第三部分 采购需求）合同履行期限：合同签订后4个月内完成设备到货并安装调试完成本项目( 不接受 )联合体投标。

源于苏黎世联邦理工学院自旋物理实验室的Qzabre公司，结合多年的NV色心磁测量技术与扫描成像技术研发出了基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，该系统能够实现高灵敏度和高分辨率的磁学成像。利用光探测磁共振量子计量学原理，QSM在表面的高分辨率和定量磁性分析方面提供了无与伦比的性能。QSM显微镜采用经过验证的低漂移设计，具有高精度闭环扫描、大范围测量、高效率光学测量、直观的用户界面和简单的针尖更换等优势。交付安装！ 近日，有两台基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM在法国交付使用，其中一台在法国国家科学中心Jean Lamour研究所交付使用。除了快速定量扫描外，该系统还增加了额外的光路和定制化外壳，满足用户更加个性化的实验方案，也证明了QSM广泛的可拓展性。在法国Jean Lamour研究所交付使用的带有定制化光路的QSM系统 另一台QSM在法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究所交付使用。该研究所被称为自旋电子学的发源地，是因发现巨磁电阻效应而获得2007年诺贝尔奖的Albert Fert教授的工作单位。该单位在磁学领域的研究处于国际前沿地位，QSM的交付使用可以帮助用户在高分辨的磁畴成像和样品磁性的三维高分辨测量方面取得更进一步的研究成果。法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究 kim教授与新安装的QSM系统 又发高水平期刊！ 对电场进行灵敏成像的技术对于理解包括表面和界面的电荷积累以及电子器件中的电场分布在内的许多纳米电子现象非常重要。一个非常具有吸引力的潜在应用是精确的可视化测量铁电和纳米铁性材料中畴的图案，而这类材料在计算和数据存储方面十分有潜力。近日，苏黎世联邦理工学院的Christian L. Degen研究组通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，对压电（Pb[Zr0.2Ti0.8]O3）和非铁电（YMnO3）材料的电场进行了精确测量，对其畴图案进行了清晰的成像。该研究成果以《Imaging ferroelectric domains with a single-spin scanning quantum sensor》为题在2023年2月9日在线发表与Nature Physics。 研究者通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，发现可以通过使用梯度检测方案测量NV自旋的斯塔克位移来实现精确的电场检测。该研究通过对电场分布图的分析能够区分不同类型的表面电荷分布，以及重建三维电场矢量和电荷密度的图。该研究中通过基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜在普通环境下展现出的杂散电场和磁场的测量能力为以后研究多铁性、多功能材料和器件提供了新的手段和思路。在该研究工作中的核心部件高质量NV色心探针由QZabre公司提供，NV色心的扫描显微镜也是经过个性化设计的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜。作为QZabre公司的起源地，该工作中展示的高精度电场测量技术证明了QZabre具有雄厚的技术支撑。利用NV色心扫描显微镜进行电场测量的原理示意图利用PFM和利用NV色心扫描显微镜进行测量与重建的电场和电荷分布QSM超分辨量子磁学显微镜-典型应用☛ 磁性纳米结构分析☛ 铁磁/反铁磁磁畴成像☛ 磁畴壁分析☛ 电流分布成像☛ 纳米尺度的温度测量☛ 多铁材料扫描☛ 磁场任意波形时间分辨基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM

p　　中科院膜生物学国家重点实验室联合华中科技大学发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜-----海森结构光显微镜 （Hessian SIM)，实现了活细胞超快长时程超高分辨率成像，能辨清囊泡融合孔道和线粒体内嵴动态。在每秒钟得到188张超高分辨率图像时，海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米，能够分辨单根头发的1/600到1/800大小结构，而所需要的光照度小于常用的共聚焦显微镜光照度三个数量级。同时，该显微镜也实现了细胞“能量工厂”线粒体的超快超分辨成像，首次在活细胞中解析线粒体融合、分裂时内嵴的活动，及线粒体内嵴自身的重组装过程，并能够观察内质网与线粒体发生相互作用时的动态变化。/pp　　与获得2014年Nobel化学奖的受激辐射损耗超高分辨率显微镜（STED）相比，其具有极高的时间分辨率、极低的光毒性，在活细胞超高分辨率成像方面优势显著。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/235ade60-4b77-42b8-bfd2-21c083b4ea5d.jpg" title="640-2.jpeg"//pp　　海森结构光显微镜解析囊泡融合孔道形成全过程。上图：实际的动态过程解析；下图：由实验结果得到的囊泡融合的四个中间态。/pp　　灵敏海森结构光超高分辨率显微镜的成功验证，一方面基于新偏振旋转玻片阵列、高精度的时序控制程序以及高数值孔径物镜等硬件的自主研制；另一方面是重构算法的创新，首次提出将生物样本在多维时空上连续，而噪声是完全随机分布的先验知识用于构建海森矩阵，指导超高分辨率荧光图像的重建。/pp　　超灵敏海森结构光显微镜适用于各种细胞、不同探针的荧光成像。可以说，所有应用点扫描共聚焦显微镜的场景都可以使用海森结构光显微镜，因而具有广泛的应用前景。/pp　　此项研究成果以题为“Fast, long-term, super-resolution imaging with Hessian structured illumination microscopy” 以全文形式于近日在线发表于《Nature Biotechnology》 上。/pp　　论文链接：https://www.nature.com/articles/nbt.4115/ppbr//p

项目编号：GZSW23156HG1030项目名称：华南理工大学智能超灵敏超分辨显微镜采购项目预算金额：416.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：416.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求最高限价万元（人民币）1智能超灵敏超分辨显微镜1（套）具体详见采购需求4161.本项目只允许采购本国产品，具体详见采购需求。2.本项目不分包组。3.本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：在合同签订后（90）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师020-871129622.采购代理机构信息名称：广州顺为招标采购有限公司地址：广东省广州市越秀区环市中路205号恒生大厦B座自编B501-B505、B512-B525房联系方式：韦小姐020-83592216-8183.项目联系方式项目联系人：韦小姐电话：020-83592216-818

1873年，德国科学家阿贝（Abbe）根据衍射理论首次推导出衍射分辨极限，即能够被光学分辨的两点间的距离总是大于波长的一半。换句话说，传统的光学显微镜分辨率有一个物理极限：它不可能突破0.2微米，这也被称之为“阿贝魔咒”。而艾力克贝齐格（Eric Betzig）、斯特凡W赫尔（Stefan W. Hell）和WE莫尔纳尔（W. E. Moerner）于2014年被授予诺贝尔化学奖，正是因为突破了这个极限。由于他们的成就，光学显微镜现在可以进入纳米世界了。相较于另一种大家熟悉的超高分辨率成像技术——电子显微镜，超分辨率光学显微镜有其独特的优势，譬如通过它可以对单个活体细胞内部的结构和生理活动进行观察，而电子显微镜是无法做到这一点的。 这三位科学家可能没有想到的是，他们的获奖也极大促进了中国超分辨率显微镜市场的发展。 通过日前在中国科学技术大学生命科学学院召开的第八届中国生命科学公共平台管理与发展研讨会显微成像技术论坛，笔者近距离接触了许多来自中国顶级科研机构的生命科学实验平台显微成像部门的一线管理及技术人员，也近距离感知了超分辨率显微技术的热度。 尽管传统的激光扫描共聚焦显微镜依然是当前细胞生物医学成像领域的主力仪器，但得益于2014年诺贝尔化学奖的结果，中国相关领域的越来越多的研究人员已开始把目光投向了更加先进的超高分辨率光学显微镜。而徕卡、尼康、蔡司等主流光学显微镜厂商也及时把握商机，纷纷加大了相关产品在华的推广力度。据笔者了解，实际上在2014年之前，基于不同超分辨率原理的商业化产品在市场上已经可以看到，只是由于价格较为昂贵，没有引起大家太多的注意。到2014年，这一市场才开始真正发力，据保守估计，去年中国市场相关产品的销售数量至少在10台以上。本次会议上不少单位对该类产品也表现出了浓厚的兴趣，纷纷流露出购买意向。 与此同时，中国的一些科研单位（譬如：浙江大学，中科院苏州医工所等）也在进行超分辨率光学成像技术的研究工作。我们期待这项技术能够帮助纳米工程、生物工程、医学、材料学等相关研究领域的科学家获得更多的发现。（主编当班） 显微成像技术论坛来自科研机构的报告嘉宾分别是：浙江大学医学院 吴航军中科院上海生化细胞所细胞分析技术平台 王艳国家蛋白质科学中心（上海） 于洋南京医科大学分析测试中心 胡凡中国科学技术大学 吴旭

p　　北京大学陈良怡团队联合华中科技大学谭山团队发明了一种超灵敏结构光超高分辨率显微镜 -- 海森结构光显微镜 （Hessian SIM）。此项成果近日以全文形式在线发表于Nature Biotechnology （影响因子41.67），论文题目为“Fast， long-term， super-resolution imaging with Hessian structured illumination microscopy”。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/9733f7f5-ffa5-4262-9ca6-a6f439e01233.jpg" title="1.png"//pp style="text-align: center "图1：海森结构光显微镜解析囊泡融合孔道形成全过程。上图：实际的动态过程解析；下图：由实验结果得到的囊泡融合的四个中间态。/pp　　在每秒钟得到188张超高分辨率图像时，海森结构光显微镜的空间分辨率可以达到85纳米，能够分辨单根头发的1/600到1/800大小结构，而所需要的光照度小于常用的共聚焦显微镜光照度三个数量级。由于极低的光漂白以及光毒性，实现了100 Hz超高分辨率成像下连续采样10分钟得到18万张超高分辨率图像，或者是在1 Hz超高分辨率成像下连续1小时超高分辨率成像基本无光漂白。/pp　　与获得2014年Nobel化学奖的受激辐射损耗超高分辨率显微镜（STED）相比，海森结构光显微成像以极高的时间分辨率、极低的光毒性在活细胞超高分辨率成像方面占显著优势。例如，在观察细胞内囊泡与细胞质膜融合释放神经递质和激素过程中，海森结构光显微镜与STED显微镜（分辨率60纳米，每秒5幅左右； 巫凌钢实验室2018年3月Cell上线的文章）都可以观察到囊泡融合形成的孔道；但是，海森结构光显微镜还解析出囊泡融合时四个不同中间态，包括囊泡打开3纳米小孔、囊泡塌陷、融合孔道维持和最后的囊泡与细胞质膜完全融合的过程，真正可视化膜孔道形成的全过程（图1）。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/a8d935d2-2f07-4d3a-bfc4-18cf43e9c1ae.jpg" title="2.png"//pp style="text-align: center "图2、海森结构光显微镜显微镜下观察到COS-7细胞中的内质网和线粒体相互作用的动态过程，蓝色的线粒体用MitoTracker Green标记，可以清楚辨识内嵴结构；品红色的是用SEC61-mCherry标记内质网结构。/pp　　此项突破一方面是基于硬件自主设计的新偏振旋转玻片阵列、高精度的时序控制程序以及高数值孔径物镜的应用；另一方面是创新的重构算法，借鉴了人眼区分信号和噪声的机制，首次提出将生物样本在多维时空上连续、而噪声是完全随机分布的先验知识用于构建海森矩阵，指导超高分辨率荧光图像的重建。/pp　　超灵敏海森结构光显微镜是目前活细胞成像时间最长、时间分辨率最高的超高分辨率显微镜，适用于各种细胞、不同探针的荧光成像 – 可以说，所有应用扫描共聚焦显微镜的场景都可以使用海森结构光显微镜，因而具有广泛的应用前景。/pp　　该论文的第一作者为北京大学黄小帅、华中科技大学范骏超和北京大学李柳菊，通讯作者为北京大学陈良怡、华中科技大学谭山。工作得到了国家自然科学基金委重大仪器研制基金、重大研究计划专项、科技部国家重点研发计划基金、重点基础研究发展计划和北京市自然科学基金委重点项目的资助。陈良怡、黄小帅等主创成员参与了早先发表于Nature Methods的高分辨率微型化双光子显微镜的研制，荣获2017年中国十大科学进展等荣誉。未来，他们将进一步实现微型化海森结构光的显微在体成像。/p

p　　在国家自然科学基金项目等资助下，中国科学院生物物理研究所徐涛院士和纪伟教授级高级工程师在提高光学显微镜分辨率技术领域取得重要进展。相关成果以“Molecular Resolution Imaging by Repetitive Optical Selective Exposure”( 基于重复光学选择曝光的分子分辨率成像技术)为题，于2019年9月9日在Nature Methods(《自然方法学》)杂志在线发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-019-0544-2。/pp　　该工作提出了一种基于激光干涉条纹定位成像的新技术，并据此研制出新型单分子干涉定位显微镜(Repetitive Optical Selective Exposure, ROSE)，将荧光显微镜分辨率提升至3 nm以内的分子尺度，单分子定位精度接近1 nm，可以分辨点距为5 nm的DNA origami(DNA 折纸)结构。为降低单分子发光时的闪烁和漂白对亮度和定位精度产生的不良影响，研发团队对显微镜光路进行了创造性地设计，分别为：基于电光调制器的干涉条纹快速切换激发光路，基于谐振振镜扫描的6组共轭成像光路，两种光路的同步实现了高达8 kHz的分时成像，确保在相机的单次曝光时间里把每个单分子发光状态均匀分配给6个干涉条纹，有效避免了荧光分子发光能力波动对定位精度的干扰。/pp　　研发团队利用该技术对不同荧光位点间距的DNA origami阵列进行验证测试，证明干涉成像分辨率达到了3 nm的分子水平。后续的细胞实验结果显示，该技术在免疫标记的微管、CCP(clathrin coated pits，网格蛋白有被小窝)以及较致密的细胞骨架成像时展现出良好性能，该工作使得超高分辨光学显微镜家族再添新成员，光学显微镜分辨率被进一步突破，将为进一步解析精细亚细胞的组分和生物大分子的纳米结构提供有力工具。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/a05a7f71-279c-47d6-855f-34acf83f1e5f.jpg" title="tpxw2019-09-19-01.jpg" alt="tpxw2019-09-19-01.jpg"//pp style="text-align: center "strong图. ROSE干涉定位与传统质心定位的原理示意，以及用于DNA origami和细胞微丝成像效果比较/strong/p

导读随着半导体工艺的发展，集成电路的关键尺寸已经趋向于几纳米或更小。在2019年的日本SFF（三星晶圆代工论坛）会议上，三星公布了3 nm工艺的具体指标，与现在的7 nm工艺相比，3 nm工艺可将核心面积减少45%，功耗降低50%，性能提升35%。同时，在存储方面，高密度、低能耗、高速度等特点也是量化生产存储器所追求的。然而随着晶体管尺寸的减小, 由量子效应所产生的漏电流及其所导致的热效应使得传统的存储技术遇到了瓶颈。随着自旋电子学的发展，自旋电子器件具有静态功耗低、可无限次高速读写、非易失性存储等优点, 被认为是突破当前瓶颈的关键技术, 因此受到了广泛关注。 MRAM（磁随机存取存储器）和磁性斯格明子等是目前比较有代表性的新型磁存储技术。成果简介近期，中国科学院物理研究所磁学重点实验室M02课题组的光耀、刘艺舟博士、于国强特聘研究员、韩秀峰研究员等人与德国马克斯普朗克智能系统研究所Gisela Schütz教授团队、美国加州大学洛杉分校Yaroslav Tserkovnyak教授团队、兰州大学彭勇教授团队合作，利用扫描透射X射线显微镜(STXM)，对[Pt/Co/IrMn]n交换偏置多层膜结构进行了系统的研究，在室温零场条件下成功诱导产生100 nm尺寸的斯格明子。斯格明子的产生机制是由X射线诱导的交换偏置再定向效应所主导的，除地产生单个斯格明子外，他们还利用X射线产生了多种结构的斯格明子二维“人工晶体”（如图一所示）[1]。 图1. X射线诱导单个斯格明子及斯格明子晶体的产生。a为X射线诱导产生的闭合单畴条(白色虚线矩形框)；b为控制X射线在单畴区域上产生的两个斯格明子；c-d分别为X射线在单畴区域写入的三角和正方斯格明子人工晶体。d中的标尺条为1 μm。磁性斯格明子在不同的作用机理下，形成的尺寸大小也有所区别，一般在1 nm~1 μm之间，上面提到的STXM观测，分辨率高，但因其基于同步辐射，不能在普通实验室中完成。近年来发展的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜（如图2所示）[2]，是一种很好的替代检测设备。相比于传统的显微观测设备如克尔显微镜（分辨率~300 nm），磁力显微镜MFM(分辨率20~50 nm )，该设备除了拥有优于30 nm的磁学分辨率外（10~30 nm，理论上可以到纳米），还可以进行样品表面磁场大小的定量测试，而且NV 色心作为单自旋探针, 所产生的磁场不会对待测样品有扰动，在磁学显微成像上有着显著的优势。图2 基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜示意图 含有NV色心的金刚石探针通过AFM系统可以对样品进行逐点扫描，定量的获取样品表面的磁场大小信息。2016年，Y. Dovzhenko等人[3]通过NV色心磁学显微镜对磁性斯格明子表面的磁场进行了测试，重构出表面杂散磁场的分布，对斯格明子的类型具有指导意义（如图3所示）。在Bloch 型斯格明子的假定下重构出的磁化分布中，中心处z 方向磁化几乎为零, 也就是磁化方向在面内, 这样的结构无法形成一个完整的斯格明子。而Néel 型假定给出的磁化分布更加符合理论模型中斯格明子的磁化分布. 因此, Néel 型的斯格明子更加符合实验结果. 对一些新颖的磁性斯格明子结构, 如纳米条带的边缘态和双斯格明子,基于NV 色心的磁成像能够为解析其磁化结构提供帮助[4]。图3 斯格明子局部磁结构获取 a.测量的杂散磁场z方向分量；b. 在Néel 型和Bloch 型假定下仿真的杂散场z方向分量；(c) (b) 图中在x = x0 和y = y0 处切面与实验值的比较 (d),(e) Néel 型和Bloch 型假定下的磁化分布 (f) Bloch 型假定下y = y0 处在不同外磁场下磁化强度切面。通常SOT（自旋轨道力矩）诱导的磁畴翻转强烈依赖于磁畴壁的结构，2019年Saül Vélez等人[5]使用NV色心磁学显微镜来揭示TmIG和TmIG/Pt层的磁畴壁磁化情况。如图4所示，作者对TmIG和TmIG/Pt层进行了磁学显微测试，并对图b中的两个不同位置TmIG/Pt和TmIG区域的磁畴边界d/e进行了磁场扫描，经过同模拟结果对比发现位置d处的磁畴壁处于Left Néel-Bloch中间结构，而到了位置e处的磁畴臂转变成了Left Néel 结构，这些结果表明磁性石榴石中存在界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，为稳定中心对称磁性缘体中的手性自旋织构提供了可能。图4 用NV磁学显微镜测量了TmIG和TmIG/Pt的畴壁结构和手性 a.测试示意图；b.样品表面杂散磁场测试结果；c.样品表面磁化情况重建；d.e为图4b中虚线位置和磁场分布关系及不同模型的模拟对比。相关设备瑞士的Qzabre公司源自于苏黎世联邦理工大学自旋物理实验室Prof. Christian Degen团队，该团队于2008年次提出了使用单个NV色心进行扫描磁探测成像[2]，为后续NV色心磁成像技术奠定了基础。基于该团队的技术，Qzabre公司推出了一款用于室温下的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM（如图5所示），该设备拥有优于30 nm别的磁学分辨的同时，还可以进行定量的测试材料表面的磁场分布，磁场测试灵敏度可到1 μT/Hz1/2，被广泛应用于磁性材料显微成像分析，如磁性纳米结构分析、铁磁/反铁磁磁畴成像、磁性斯格明子分析、磁畴壁分析、任意波形交流磁场测量、多铁材料扫描以及石墨烯、碳纳米管等电流分布成像。近期，Quantum Design中国与瑞士Qzabre公司达成战略合作协议，引进Qzabre的NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM，希望可以为中国的广大科研工作者提供有力的帮助，欢迎大家咨询。图5 基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM外观图 参考文献[1] Y. Guang. et al. Creating zero-field skyrmions in exchange-biased multilayers through X-ray illumination. Nat. Commun. 11 (2020) 949[2] C. L. Degen, Scanning magnetic field microscope with a diamond single-spin sensor, Appl. Phys. Lett. 92, 243111 (2008)[3] Dovzhenko Y, Casola F, Schlotter S, Zhou T X, Büttner F, Walsworth R L, Beach G S D, Yacoby A 2016 arXiv:1611.00673 [cond-mat][4] Wang Cheng-Jie, et al. Nanoscale magnetic field sensing and imaging based on nitrogen-vacancy center in diamond. Acta Phys. Sin. Vol. 67, No. 13 (2018) 130701[5] Saül Vélez, et al. High-speed domain wall racetracks in a magnetic insulator. Nature Communications (2019) 10:4750

瑞典皇家科学院８日宣布，将２０１４年诺贝尔化学奖授予美国科学家埃里克· 贝齐格、威廉· 莫纳和德国科学家斯特凡· 黑尔，以表彰他们为发展超分辨率荧光显微镜所作的贡献。 诺贝尔化学奖评选委员会当天声明说，长期以来，光学显微镜的分辨率被认为不会超过光波波长的一半，这被称为&ldquo 阿贝分辨率&rdquo 。借助荧光分子的帮助，今年获奖者们的研究成果巧妙地绕过了经典光学的这一&ldquo 束缚&rdquo ，他们开创性的成就使光学显微镜能够窥探纳米世界。如今，纳米级分辨率的显微镜在世界范围内广泛运用，人类每天都能从其带来的新知识中获益。 声明还说，黑尔于２０００年开发出受激发射损耗（ＳＴＥＤ）显微镜，他用一束激光激发荧光分子发光，再用另一束激光消除掉纳米尺寸以外的所有荧光，通过两束激光交替扫描样本，呈现出突破&ldquo 阿贝分辨率&rdquo 的图像。贝齐格和莫纳通过各自的独立研究，为另一种显微镜技术&mdash &mdash 单分子显微镜的发展奠定了基础，这一方法主要是依靠开关单个荧光分子来实现更清晰的成像。２００６年，贝齐格第一次应用了这种方法。因此，这两项成果同获今年诺贝尔化学奖。 今年诺贝尔化学奖奖金共８００万瑞典克朗（约合１１１万美元），将由三位获奖者平分。

项目编号：NK2022S079W项目名称：南开大学泰达学院超分辨共聚焦显微镜采购项目预算金额：468.0000000 万元（人民币）采购需求：1、采购内容：超分辨共聚焦显微镜的供货、安装及售后服务2、数量：1套3、本次项目接受进口产品投标。合同履行期限：交货时间：进口仪器：合同签订后5个月内；到货口岸：北京首都机场/天津滨海国际机场。国产仪器：合同签订后2个月内。本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：JLU-WT22103项目名称：吉林大学超分辨共聚焦显微镜采购项目预算金额：232.7500000 万元（人民币）采购需求：项目编号：JLU-WT22103项目名称：吉林大学超分辨共聚焦显微镜采购项目预算金额：232.75万元；采购需求：采购货物名称、数量及详细技术规格要求请参阅招标文件第五部分用户需求书。合同履行期限：收到信用证后45日内发货。交货地点：CIP长春机场。质 保 期：货到验收合格之日起12个月。付款方式：100%信用证（其中90%凭运单支付，10%验收合格后支付）。本项目不接受联合体投标。合同履行期限：收到信用证后45日内发货。本项目( 不接受 )联合体投标。

近日，中山大学附属第一医院于中国政府采购网发布科研设备招标项目公开招标公告，计划采购超分辨显微镜、超高速流式细胞分析仪、高通量自动定量空间表型分析仪、流式细胞分选仪等科学仪器，预算金额2055万。潜在投标人应在广州市东风东路726号2楼获取招标文件，并于2022年09月27日 09点30分（北京时间）前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号：0724-2201D84N2194项目名称：中山大学附属第一医院采购科研设备招标项目预算金额：795.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：795.0000000 万元（人民币）获取招标文件时间：2022年09月06日 至 2022年09月13日，每天上午8:30至12:00，下午14:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）采购需求：1、标的名称：超分辨显微镜2、标的数量：1台3、简要技术需求或服务要求：标的名称数量最高限价(人民币)超分辨显微镜1台795万元二、项目基本情况项目编号：0724-2201D84N2195项目名称：中山大学附属第一医院采购科研设备招标项目预算金额：680.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：680.0000000 万元（人民币）获取招标文件时间：2022年09月06日 至 2022年09月13日，每天上午8:30至12:00，下午14:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）采购需求：1、标的名称：包1：超高速流式细胞分析仪；包2：高通量自动定量空间表型分析仪2、标的数量：包1：1台；包2：1台3、简要技术需求或服务要求：包号标的名称数量最高限价(人民币)1超高速流式细胞分析仪1台190万元2高通量自动定量空间表型分析仪1台490万元三、项目基本情况项目编号：0724-2201D84N2198项目名称：中山大学附属第一医院采购科研设备招标项目预算金额：580.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：580.0000000 万元（人民币）获取招标文件时间：2022年09月06日 至 2022年09月13日，每天上午8:30至12:00，下午14:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）采购需求：1、标的名称：包1：流式细胞分选仪；包2：数字化病理切片扫描仪；包3：过氧化氢发生器2、标的数量：包1：1台；包2：1台；包3：1批3、简要技术需求或服务要求：包号标的名称数量最高限价(人民币)1流式细胞分选仪1台330万元2数字化病理切片扫描仪1台145万元3过氧化氢发生器1批105万元提交投标文件截止时间：2022年09月27日 09点30分（北京时间）开标时间：2022年09月27日 09点30分（北京时间）地点：国义招标股份有限公司2楼1号会议室（广州市越秀区东风东路726号）对本次招标提出询问，请按以下方式联系1.采购人信息名 称：中山大学附属第一医院地 址：广州市中山二路58号联系方式：刘老师/020-873355772.采购代理机构信息名 称：国义招标股份有限公司地 址：广东省广州市越秀区东风东路726号18楼联系方式：赖希捷、曾嘉伟、余力、曹敏/020-37860544，020-37861075，020-37860532，020-378605103.项目联系方式项目联系人：赖希捷、曾嘉伟、余力、曹敏电 话： 020-37860544，020-37861075，020-37860532，020-37860510

项目编号：HHZX22-186项目名称：赣南医学院场发射扫描电子显微镜等超分辨显微成像系统等采购项目（3包）采购方式：竞争性磋商预算金额：2500000.00 元最高限价：无采购需求：采购条目编号采购条目名称数量单位采购预算（人民币）技术需求或服务要求赣购2022F000799552赣南医学院场发射扫描电子显微镜等超分辨显微成像系统等采购项目（3包）1台2500000.00元详见公告附件合同履行期限：合同签订后120日内交付使用；本项目不接受联合体投标。

近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。 前期的众多研究工作表明，扫描近场光学显微镜（SNOM）已经被广泛用于稳态波导的可视化表征，非常适合评估范德瓦尔斯半导体的各向异性和介电张量。 如上所述，范德瓦尔斯材料中具有异常强烈的激子共振，这些激子共振能产生吸收和折射光谱特征，这些特征同样被编码在波导模式的复波矢量qr中，鉴于范德瓦尔斯半导体在近红外和可见光范围内对ab-平面的光学化率有重大影响，因此引起了人们的研究兴趣。 2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：”Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。 原文导读： ① 在纳米空间分辨超快光谱和成像（tr-SNOM）实验中（图1，a），研究者先将Probe探测光（蓝色）照到原子力显微镜（AFM）探针的点上，从探针点（光束A）散射回的光被离轴抛物面镜（OAPM）收集并发送到检测器。同时，WSe2材料的中的波导被激发并传播到样品边缘后，进而波导被散射到自由空间（光束B）。二个Pump泵通道（红色）可均匀地扰动样本并改变波导的传播。 通过在WSe2/SiO2界面处的近场tr-SNOM的振幅图像（图1b）可明显观察到约120 nm厚WSe2材料边缘（白色虚线）处形成的特征周期条纹—光波导电场分布。研究者进一步通过定量分析数据，分别获取了稳态和光激发态下，WSe2中波导的光波导的相速度q1,r和q1,p。图1：纳米空间分辨超快光谱和成像系统对WSe2材料中光波导的纳米成像结果。a:实验示意图（蓝色为Probe光，红色为Pump光）；b：近场纳米光学成像 c: 在稳态下，WSe2边缘的近场光学振幅图像；d: 光激发态下，延迟时间 Δt=1ps的WSe2边缘的近场光学振幅图像；e: 分别对c、d进行截面分析，获取定量数据。Probe探测能量，E=1.45 eV ② 研究者通过变化Probe探测能量范围（1.46–1.70 eV）及其理论计算成功获取了WSe2晶体稳态下的色散关系和理论数据显示A-exciton所对应的能量。图2：WSe2晶体稳态动力学的时空纳米成像研究。a: 不同Probe能量的近场光学振幅；b: 傅里叶变换（FT）分析 c: Lorentz拟合的WSe2块体材料介电常数面内组成；d: 基于Lorentz模型理论计算的能量动量分布（吸收光谱）。Probe探测能量，E 1.46–1.70 eV。 ③ 为了进一步研究光激发下WSe2中波导的色散和动力学，研究者进一步在90 nm的WSe2材料上，通过探测能量E = 1.61 eV，泵浦能量E = 1.56 eV，泵浦功率1.5 mW的实验条件进行了一列的纳米空间分辨超快光谱和理论研究。研究结果表明（图3a,b），研究者成功获取到了不同延迟时间Δt与δq2和δq1的关系。结果表明：光激发后的个ps内，虚部q2（图3a）突然下降（δq20）并迅速恢复。另一方面，理论计算结果（图3，c）显示了在A-exciton附近（黑色虚线箭头），初始能量Ex处，稳态（黑色虚线）和激发态A-exciton能量Ex’（蓝色箭头）分别的色散关系。 为了弄清各种瞬态机制，微分色散关系被研究者引入。先，研究者定义了微分关系：δqj=qj,p – qj,r，（j=1,2 分别代表波矢的实部和虚部，p, pump激发态，r 稳态）。研究者的理论及实验微分色散关系结果（图3 d、e）成功显示了光诱导转变中A-exciton的动力学行为。结果表明：A-exciton附近微分色散的特征是由两个伴随效应引起的：（i）仅在Δt=0时观察到的A-exciton的7 meV蓝移； （ii）A-exciton的漂白（定义为光谱频谱展宽和/或振荡强度降低（见图3d）。 趋势（i）在1 ps内恢复，与抑制耗散的动力学一致（图3a）。因此，研究者得出结论，A-exciton共振的瞬态蓝移是由于相干的光诱导过程所引起。 趋势（ii）持续时间更长，因此归因于非相干激子动力学。图3：WSe2中波导模的微分色散和动力学研究。a: δq2与Δt曲线；b: δq1与Δt曲线 c: 平衡和非平衡条件下洛伦兹模型计算的色散关系；d: 理论微分色散关系；e: 实验微分色散关系 综上所述，波导的瞬态纳米超快成像使我们能够以亚皮秒（ps）时间分辨率来量化光诱导变化的WSe2光学特性。研究者在WSe2上成功观察到了光诱导相速度的大幅变化，这表明所观察到的效应可能在范德瓦尔斯半导体中普遍存在。此外，研究者的研究结果表明，我们可以按需调谐范德瓦尔斯半导体的光学双折射行为。另一方面，研究者的工作开创性地发展了利用tr-SNOM探测超快激子动力学的工作，并为利用波导作为定量光谱学工具研究纳米光诱导动力学铺平了道路。研究者认为这种超快泵浦探测方法的高空间和时间分辨率，可能同样适用于新奇拓扑材料中的边缘模式和边缘效应的研究。 neaspec公司利用十数年在近场及纳米红外领域的技术积累，开发出的全新纳米空间分辨超快光谱和成像系统，其Pump激发光可兼容可见到近红外的多组激光器，Probe探测光可选红外（650-2200 cm-1）或太赫兹（0.5-2 T）波段，实现了在超高空间分辨（20 nm）和超高时间分辨（50 fs）上对被测物质的同时表征，可广泛用于二维拓扑材料、范德瓦尔斯（vdW）材料、量子材料的超快动力学研究。 参考文献：[1]. Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications , 11, 3567 (2020).

1873年，德国物理学家恩斯特阿贝(Ernst Abbe)提出，光学显微镜受限于光的衍射效应和光学系统的有限孔径，存在分辨率极限，其数值约为200 nm。超分辨显微成像技术的诞生，却打破了这一极限。2014年的诺贝尔化学奖，就授予了三位在超分辨荧光成像技术领域做出突出贡献的科学家，可见该技术之重要性。那么，我国的超分辨显微成像技术发展到什么阶段？主要用于科学研究的超分辨显微成像技术对于人民大众究竟有何意义？带着这些问题，仪器信息网编辑走进北京协同创新研究院超分辨精准诊疗实验室寻求答案。北京协同创新研究院我们本次访谈的对象是北京大学未来技术学院（原北京大学分子医学研究所）陈良怡教授，他带领团队自主研发的HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜（以下简称“HiS-SIM显微镜”）曾被评为“2018年中国光学十大进展”。2019年初，陈良怡和同为北京大学教师的毛珩共同成立广州超视计生物科技有限公司（以下简称“广州超视计”），将HiS-SIM显微镜商品化。毛珩作为广州超视计首席执行官一同接受了采访。陈良怡教授 北京大学未来技术学院SIM活细胞超分辨成像的意义我们的谈话，是从一种叫佩梅病的罕见病开始，患有佩梅病的人通常寿命较短，甚至出生后即死亡。长期以来，佩梅病的不同分型间的发病机制和有效治疗药物筛选是医学研究未解的难题。2018年的一场学术会议上，专注于佩梅病研究的北京大学第一医院儿科教授王静敏听到陈良怡关于自研超分辨率显微镜的报告，似乎看到了新的希望，两个团队随后开展合作，成功通过海森结构光超分辨成像手段揭示了不同临床分型的佩梅病患者的发病机制并筛选出细胞水平上可缓解最严重的细胞表型的化合物胆固醇和姜黄素。“在临床研究中对显微镜的应用很多，但医院病理科用的显微镜分辨率通常太低，看得不够清楚。在活细胞层面看清楚疾病发生的过程和原因，找到治疗疾病的药物和方法，这就是超分辨显微镜的意义。”陈良怡如是说。超分辨显微技术有多种，如光激活定位显微（PALM）、随机光学重构显微（STORM）、受激发射损耗（STED）和结构光照明（SIM）等，不同的成像技术其优劣势各不相同。在陈良怡看来，实现超分辨活细胞成像对生命科学研究至关重要，在众多超分辨显微技术中，SIM做活细胞成像是最合适的。“单纯从分辨率的角度看，PALM/STORM技术或者电镜早就可以实现更高分辨率的成像，但却不能很好地实现活细胞成像。”陈良怡继续解释道：“北京大学的保安进门会问三个终极哲学问题：你是谁？你从哪里来？你到哪里去？超分辨活细胞成像就是解决这个问题。通过高分辨显微技术对活细胞进行观察，研究人员可以看到蛋白从哪里来、到哪里去、跟谁见了面、它的partner是谁……，根据这些过程可以确定它在何时具有何种功能，而只有在活细胞里观察，才能获取到最大限度的动态信息。”商业化产品已实现销售 一年内实现用户认可走进实验室，我们看到左边工作台上摆放着一套设计简洁、以黄灰为主色调的HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜（以下简称“HiS-SIM显微镜”），旁边的产品手册上这样介绍这台仪器：“HiS-SIM历时2年完成由实验室系统到工程样机再到预售产品的全通路研发，是现有成像灵敏度和分辨率最高的商用超分辨率显微镜。”下面是主要技术参数：分辨率：60纳米，可辨识线粒体内嵴及其动态过程；灵敏度：光强相比其他结构光超分辨率显微镜：1/10，比PALM/STORM超分辨显微镜：1/1000，比STED超分辨显微镜：1/400000；成像速度：最快564Hz，可观察到囊泡分泌孔道和新中间态；超低毒性：连续1小时1Hz成像无漂白，远优于其余超分辨显微镜。HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜据毛珩介绍，HiS-SIM超灵敏活细胞超分辨显微镜硬件已经完成升级，而软件在经历了1500多个版本升级后也基本完成。“因为第一阶段的定位是面向全国最重要的成像平台，所以仪器要有足够的功能模块和容差性。过去一年，仪器不断有新的功能加进去，经过疯狂的内测，形成测试用例。追求稳定性，是产品推出一年后才正式启动销售的原因。”事实上，一年的时间把这样一台高端仪器做到稳定性良好，并非易事。陈良怡回答：“这跟人和钱有关。其一，我们团队的几十个人长时间在全负荷工作；其二，这个过程中我们投入了大量的钱。所谓一分钱一分货，我们所付出的巨大代价，才最终转化成现在这个‘真金白银’的稳定系统。”“我们从研发到测试的人员，可以说是‘国家队’了，他们唯一欠缺的是产业化经验，所以我们又高薪聘请了一些有大厂工作经验的人来补足核心团队所欠缺的部分。”毛珩补充道。目前超视计的商业化超分辨显微镜已经实现了多台销售，也有多家高校和科研院所在联系试用，有些研究人员利用这项技术已经做出了不错的成果，发表了数十篇文章。对于他们而言，产业化的道路已经迈出了很大一步。在回答国产超分辨显微镜何时能够实现国产替代这个问题时，陈良怡十分自信地说：“我们认为我们的技术已经比国外更好了，但需要练好内功，保持产品稳定性，最终让所有人认可，我们希望在一年内实现。”HiS-SIM智能超灵敏活细胞超分辨显微镜成像高端显微镜国产化：趋势很好 困难重重 目前，国内做高端光学显微镜的团队有很多，如中科院生物物理所、中科院苏州医工所、西安交大等许多科研单位都在进行高端显微镜的研究以及转化工作，广州和深圳等地还有很多光学仪器的初创企业。陈良怡认为：“国内高端显微镜的发展趋势很好，这也是国家所需，国家需要把科研成果写在祖国的大地上。但是无论国内有多少人在做，只有做出的产品用户使用后觉得好，愿意花钱去买，才算国产高端显微镜取得成功。就超分辨显微镜而言，这个市场像是一个“竞技场”，国产厂商竞争的舞台不应该只设定在国内，而是要去对标‘四大家’（蔡司、徕卡、奥林巴斯和尼康）。”同时，陈良怡也讲述了目前国产化的困境。他讲到：“国产高端显微技术发展势头虽好，但也面临重重困难，发展国产高端仪器不仅仅是技术本身的问题，还有用户认知的问题和进口品牌对国产先进技术密切跟进的问题等，可谓‘前有悬崖，后有追兵’。国产高端显微镜企业从初创到有一定规模，这个过程不会一帆风顺。但在当前国家所面临的形势下，即使困难，我们还是要做产业化这件事，国家出台的国产替代政策对我们会有一定的帮助，但是最终是否可以持续发展壮大还是要靠自己。”技术已不输国外 核心零部件逐步实现国产替代陈良怡认为，超分辨显微成像的技术水平，国内已不比国外差。目前国产超分辨显微镜与国外的差距主要体现在两个方面：一是核心器件，国外产品更具有稳定性优势，目前不可替代；二是在整体构架和理念，即成熟的人员构架和“做到最好”的理念。 超分辨显微镜的核心零部件主要有激光器、高灵敏的科学级相机、空间光调制器、显微镜主机、控制器等。这些零部件国内都有可替代的产品，但在实际生产过程中，它们占比仅不到五成。两位受访人解释了其中的原因和广州超视计在这个环节的布局。毛珩介绍了目前国产核心零部件生产制造商存在的问题。他讲到：“国内零部件的生产制造商常年为国外的仪器公司做代工，所以他们有能力做这件事情，但只是有能力，想要替代进口他们还缺‘两头’：上头设计和下头检测。而这两头恰好是我们能做的，接下来我们将深入参与核心零部件的制造，负责设计和检测，再按照难易程度逐年增加国产零部件的占比。” “国内厂商很愿意这样做，原因是他们目前或正在为国外企业代工，或大批量生产精度不高的产品，价格都很低。如果来生产生物医学成像高端仪器的零部件，虽然量不大，但利润很高，对他们来说是很好的选择。目前我们跟国产厂商还处于一起慢慢磨合的状态，长线上我们希望国内厂家能够做起来。”陈良怡补充道。陈良怡认为，仪器是核心，如果国产超分辨显微镜能够做好，就能够牵引核心零部件的发展，逐渐建设产业链，最后形成超分辨显微镜的制造生态。陈良怡和毛珩（右）合影政策支持很关键 国家意志可带动市场投入近些年来，国家出台多项对高新技术的支持政策，“十四五”规划中也强调了科技创新的战略意义。在陈良怡看来，国家的支持政策给像超分辨显微镜这样的国产高端仪器带来了机遇。主要体现在两个方面：第一是国家有系统的机制支持这样的项目，还会有一定的资金支持；第二，会促进更多国家或地方政府主导牵头的相关产业基金支持。“因为这个市场还太小，目前投资人不愿意进来，如果完全依靠市场机制，我们这样的初创型高新技术企业很难存活，所以国家政策支持对于高新技术企业来说至关重要。”陈良怡坦言。陈良怡举了两个例子，北京的京津冀国家技术创新中心和广州的粤港澳大湾区协同创新研究院，对于高新技术企业的支持基金，一部分来自国家或地方政府，一部分来自市场。他认为，两者合在一起，既体现出来国家的意志和需求，又有一些长期的投资者关注，如果这种机制能够顺利实施下去，对国产仪器发展将是利好。大家需对“国产”转变观念陈良怡所在的北京大学分子医学研究所，刚刚更名为北京大学未来技术学院，学院的理念是希望大家研究成果最后是能够被用上的，这样的环境促使院里的老师们去思考研究成果转化的事情。“做PI其实挺好，有很多人来寻求合作，发文章也利于评职称，但这意义不大。”陈良怡讲到，“为什么要做产业化？因为我们做的技术真的非常好，希望更多的人来用，产业化才是最高效的路径。”从科学家到企业家，陈良怡对于身份的转变也有颇多感受。他坦言：“原来做科研，是买仪器的，现在变成卖仪器的，角色转换后理解了很多东西。拉投资、招人、员工激励、成本……，这些都是运营一个公司要考虑的事情。推广产品时，还会有更多新的问题要面对。”首先面临的问题是绝大多数用户对国产仪器的固有认知：“国产的，能不能卖便宜点？”陈良怡说：“你要看要的是什么样的东西。”在陈良怡看来，要解决这个问题，让国产高新技术企业更好的发展，需要三个层面的努力。第一个层面是国家的支持，包括政策和资金。第二个层面是企业的自我的高要求，企业要对国家和投资人的钱负责，做国产高端仪器，不能只要求填补国内空白，而是要做到可与国际顶尖产品竞争的水平，要付出足够的成本和代价把每一个环节做好。第三个层面是用户的体谅，因为高端仪器并非走量的产品，不可能便宜50万就可以多卖10台，如果用户一开始期望国产仪器是便宜货，仪器企业为了价格优势用较差的器件，结果器件出了问题了，用户认为国产的果然不好而不再购买，陷入这样的负循环，国产仪器永远也做不好。“大家观念上的改变才是最主要的，需要企业和用户双方共同努力去打破这个怪圈。企业不能‘用爱发电’，不能只依赖国家政策，而是要有底气做出比国际顶尖更好的产品，才有资格让用户体谅并真正因为支持国货而感觉光荣。”陈良怡讲到。陈良怡团队合影后记：陈良怡戏言，超分辨显微镜研究和产业化是一个“大坑”，然而“入坑”后的他，却踏踏实实走过每一步。技术研发，他追求先进性和现实意义；转化产品，他追求稳定性和用户友好。采访结束时，陈良怡显露出些许疲态，或许是大学教授和创业者的双重身份占据了他太多精力，从决定产业化的那一刻起，就开始不停地奔波。可即便如此，我们依然能从到他满怀激情的介绍中感受到他对自己正在做的事业有着无限的热情和信心。实验室右边工作台上摆放着超视计与商业伙伴战略合作的联用超分辨显微成像系统，陈良怡指着它说：“这台仪器可以满足生命科学95%的成像需求。”我想，中国科研人员需要有这样对“自主研发”的自信，国产仪器厂商也应该有制造“国际领先产品”的信念，而这些都源于踏实的付出和确有的实力。

北京佰司特贸易有限责任公司中标浙江大学的超快速高分辨大分子互作显微镜项目 公司新闻：北京佰司特贸易有限责任公司成功中标浙江大学的超快速高分辨大分子互作显微镜项目。项目编号：QSZB-Z(H)-A22417(GK)项目名称：超快速高分辨大分子互作显微镜 超快速高分辨大分子互作显微镜用来在溶液下对生物大分子（蛋白、DNA、RNA、病毒等）、细胞等进行高速高分辨三维成像，测量分子与分子之间的相互作用力，特异性生物大分子的构象识别。1. 工作条件：1.1 适于在电源 220V（10％）/50Hz、气温摄氏+15℃～＋30℃和相对湿度小于 70％ 的 环境条件下运行能够连续正常工作。1.2 配备基础防尘条件，避免光学元件受到污染2. 技术规格：2.1 超快速高分辨大分子互作显微镜2.1.1 生物大分子或者待检测物质无需特殊标记，即可在液体或大气环境下实时进行成像观测。成像分辨率不低于2nm。▲2.1.2 检测模式: 扫描管移动扫描的轻敲模式，多种成像模式共同探测。2.1.3 探测所需探针需适合生物大分子，尤其是蛋白质或者DNA。探针弹性系数不大于0.1 N/m；曲率半径不大于10nm；共振频率400-600kHz（液体环境下）。▲2.1.4 用于生物大分子的标准扫描管扫描模式：最高扫描成像速度能达到 20 帧/秒，线扫速度不小于1500line/秒；扫描尺度不小于500nm×500nm（XY方向），300纳米（Z方向）。（需要有相关数据支撑。未提供或不符合要求的视为本项负偏离）2.1.5 配备细菌对光反射所需的紫外光学系统。2.1.6 用于活细胞成像超大尺度扫描模式：高扫描成像速度不小于 0.1帧/秒，扫描尺寸不小于 30微米×30微米（XY 方向），1.2微米（Z方向）。2.1.7 样品台扫描，XYZ三轴扫描台独立控制，满足高速扫描需求。▲2.2 具备动态PID反馈，实时调整增益。2.2.1 悬臂探针自动漂移校准，适用于长时间样品观测。2.2.2 频谱放大器：差分频谱放大器，傅里叶变换分析系统确保信号准确2.2.3 具备主动扫描驱动漂移校正系统2.2.4 具备PID控制模块，可驱动压电位移台实时反馈。2.3 专用微流控模块：可快速替换样品池中的组分，以改变其成分及 pH值；2.4 加热模块：室温至50℃连续可调；2.5 紫外光学系统：可以将紫外光整合导入到原子力显微镜的扫描探针部位。2.6 减震系统：宽带阻尼结构工作桌面，可消除表面共振；尺寸≥0.7m*0.7m,负载≥100 kg； 固有频率：垂直：1.0～2.0Hz 水平：1.0～2.0Hz；振幅：1（um）； 2.7 仪器采集软件系统：可实时观测采集数据2.8 操作台主机：主机配置不低于Intel Core# i5处理器；一个256GB SSD硬盘；一个2TB的HHD硬盘；16GB内存；27寸显示器，分辨率2560*16002.9 数据分析软件系统2.9.1 2D/3D 数据分析▲2.9.2 可导出原始数据和分析得到的视频数据。3.产品配置要求： 3.1 超快速高分辨大分子互作显微镜 1套3.2 标准成像模块 1套3.3 超大尺度扫描模块 1套3.4 防震台 1套3.5 成像用探针 20根3.6 配套工作站及软件 1套 2022 年 12 月 16 日 北京佰司特贸易有限责任公司 (https://www.best-sciences.com)：类器官串联芯片培养仪-HUMIMIC；单分子质量光度计-TwoMP；灌流式细胞组织类器官代谢分析仪-IMOLA；光片显微镜-LSM-200；超高速视频级原子力显微镜-HS-AFM；蛋白质稳定性分析仪-PSA-16；全自动半导体式细胞计数仪-SOL COUNT；农药残留定量检测仪（台式）—BST-100；农药残留定量检测仪（手持式）—BST-10A；蓝光/绿光LED凝胶成像；台式原子力显微镜-ACST-AFM；微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000；

一、项目基本情况1.项目编号：SDDX-SDLC-GK-2023022项目名称：山东大学随机光学重构超分辨显微镜采购预算金额：650.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：650.000000 万元（人民币）采购需求：随机光学重构超分辨显微镜采购，具体内容详见电子招标文件。合同履行期限：质保期：国产设备3年，进口设备1年本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：SDDX-SDLC-GK-2023020项目名称：山东大学高灵敏激光共聚焦显微分析系统采购预算金额：420.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：420.000000 万元（人民币）采购需求：高灵敏激光共聚焦显微分析系统采购，具体内容详见电子招标文件。合同履行期限：质保期：国产设备3年，进口设备1年本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年11月25日 至 2023年12月01日，每天上午8:30至11:30，下午13:30至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：山东大学采购网使用CA数字证书或账号密码登录“山东大学电子招投标系统”（http://www.cgw.sdu.edu.cn）方式：本项目采用电子标。潜在供应商需登录山东大学采购网(http://www.cgw.sdu.edu.cn)进行注册，注册完成并通过中心审核后，在获取电子招标文件截止时间前再次登录“山东大学电子招投标系统”在线进行招标项目信息填报，审核成功后下载电子招标文件； 电子招标文件工本费：0元/本； 本项目实行资格后审，获取电子招标文件成功不代表资格后审的通过。售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：山东大学　　　　　地址：山东大学中心校区明德楼　　　　　　　　联系方式：0531-88365560　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：山东省鲁成招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：0531-83196323　　　　　　　　　　　　联系方式：刘嘉华、解佳琪　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：刘嘉华、解佳琪电　话：　　0531-83196323

磁性材料的显微观测有助于材料的微观结构及其形成机理的研究。随着科学技术的发展，磁性材料研究的尺度已经趋向于亚微米级甚至纳米级。因此，超高分辨率和超高灵敏度的测试非常有助于这类尺寸材料的研究。 源于苏黎世联邦理工学院自旋物理实验室的Qzabre公司，结合多年的NV色心磁测量技术与扫描成像技术研发出了基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM和NV色心探针。该技术能够实现高灵敏度和高分辨率的磁学成像，并且可以实现定量的磁学分析，所产生的磁场不会对待测样品有扰动，在磁学显微成像上有着显著的优势。超高分辨率、超高灵敏度的量子磁学显微镜！ Qzabre公司自主研发的基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜QSM集高性能、友好性、灵活性于一身，使其成为研究纳米尺度磁现象的理想工具，在表面的高分辨率和定量磁性分析方面提供了非常可靠的性能。QSM显微镜采用经过验证的低漂移设计，具有高精度闭环扫描、大范围测量、高效率光学测量、直观的用户界面和简单的针尖更换等优势。基于NV色心的超分辨量子磁学显微镜外观图（左）和内部构造图（右） 相比于传统的显微观测设备如克尔显微镜（分辨率~300 nm），磁力显微镜MFM(分辨率~50 nm )，该设备除了拥有优于30 nm的磁学分辨率外，还可以进行样品表面磁场大小的定量测试，而且NV色心作为单自旋探针, 所产生的磁场不会对待测样品有扰动，在磁学显微成像上有着显著的优势。典型应用更耐用、更灵敏、可定制化的NV色心探针！ 传感器针尖是任何扫描氮空位 (NV) 系统的核心，也是决定设备性能的关键因素。Qzabre对传感器针尖进行不断改进，使其更具光亮、坚固和高性能。金刚石部分与音叉相连，可以为原子力显微镜的操作提供力反馈，整个组件安装在陶瓷芯片上，具有操作简便，性能优异，随时可用等特性。基于陶瓷基片的NV色心探针 在与 NV 轴对齐的磁偏置场下，每个扫描针尖都具有严格的特性。标准探头的灵敏度分为七个等级。也可以根据客户需要，定制各种不同类型的探针。不同灵敏度的NV色心探针（标准探针） 在 NV 实验中，磁杂散场的测量总是投射到 NV 轴上。该轴线取决于制作针尖的金刚石晶体取向。最常见的切割方法是，其 NV 方向与法线成 54.7°。 针对特定应用，我们还提供平面内和平面外取向的针尖。由于信号会随着离轴磁场的增加而减弱，因此这两种针尖非常适用于在较高磁偏压下的测量。平面外针尖也可用于消除方向。不同取向的NV色心探针 为了便于操作，Qzabre将金刚石针尖集成在一个即插即用的传感器芯片上。极小厚度的载体设计确保了传感器可以安装在垂直空间狭小的显微镜中，同时可以根据要求定制金刚石探针的倾斜度。陶瓷芯片载体上的尺寸和接触馈线与Akiyama探针的基底面兼容。整个传感器芯片可兼容真空和低温环境。另外可根据需要提供两种针尖与 PCB 方向的标准配置：向上和向下。向上（左）和向下（右）配置的NV色心探针成功交付于多家国际科研院所机构！ Qzabre公司的基于NV色心的超高分辨量子磁学显微镜已在多家国际院校投入使用，目前在全球范围内已成功交付9套！以下为已成功验收安装的国际用户名单及部分用户验收图。左）在法国Jean Lamour研究所交付使用的带有定制化光路的QSM系统右）法国国家科学研究中心/Thales联合物理研究所kim教授与新安装的QSM系统

项目编号：HZ20220202-0139项目名称：中南大学高等研究中心受激发射损耗（STED）光学超分辨率显微镜采购项目预算金额：670.0000000 万元（人民币）采购需求：包号包名称是否核心产品分项项目名称(标的名称)是否接受进口产品数量交货要求代理服务收费标准时间地点1中南大学高等研究中心受激发射损耗（STED）光学超分辨率显微镜采购项目是受激发射损耗（STED）光学超分辨率显微镜是1台合同生效后，从合同签订之日起 6个月以内，或延迟到采购人指定时间中南大学湘雅医院教学科研楼采购人指定地点具体收费标准详见本项目招标文件“投标须知前附表”否软件系统及工作站是1台否活细胞培养系统是1套否主动式防震台是1台否UPS电源否1台否除湿机否1台否电脑桌否1个合同履行期限：具体内容详见本项目招标文件第五章“采购需求”。本项目( 不接受 )联合体投标。

单纯疱疹病毒(Herpes Simplex Virus, HSV)是影响人类健康的重要病毒之一。HSV-1潜伏感染近90%的人群，重激活时会引起一系列临床症状，轻者有口腔疱疹，重者会导致单纯疱疹病毒脑炎。DNA复制是HSV-1裂解感染阶段的核心事件，涉及到HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白等众多方面的动态变化和有序调控，但是受到现有分子生物学手段和传统荧光显微镜的限制，病毒复制的细节一直难以进行观察。受激发射损耗显微镜(stimulated emission depletion, STED)的分辨率远低于衍射极限，将STED显微技术与传统的免疫荧光(immunofluorescence, IF)和荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术相结合，能够在亚衍射极限水平获得HSV-1复制过程中的更多细节和信息。　　中国科学院昆明动物研究所周巨民课题组与上海徕卡显微镜公司合作，对不同复制阶段的HSV-1基因组、病毒蛋白和宿主蛋白进行超高分辨率图像采集，通过分析发现：(1)STED显微镜能够更可靠地分辨HSV-1基因组的不同区域 (2)HSV-1基因组进入宿主细胞核后，逐渐由压缩状态转变为松散状态，并占据更大的空间位置 (3)病毒蛋白ICP8与复制中的HSV-1基因组密切相关 (4)虽然HSV-1的复制和转录都在病毒复制区内进行，但是这两种生物学过程发生在病毒复制区不同的亚结构内。　　该研究工作在线发表在病毒学领域专业期刊Virology Journal上。周巨民课题组的博士研究生李卓然为第一作者，周巨民研究员为通讯作者。该项研究工作得到了中科院百人计划、云南省高端人才项目和云南省自然科学基金重点项目的资助。 文章链接