1873年，德國(guó)物理學(xué)家恩斯特·阿貝(Ernst Abbe)提出光學(xué)顯微鏡存在分辨率J限，約為200nm。2014年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)同時(shí)授予了三位科學(xué)家，他們?cè)谕黄屏?/span>“阿貝J限”，在超分辨熒光成像技術(shù)領(lǐng)域做出重要成績(jī)，將光學(xué)顯微技術(shù)帶入到納米尺度。

近些年來，超分辨顯微技術(shù)得到了快速發(fā)展，當(dāng)前主要的超分辨技術(shù)有結(jié)構(gòu)光照明（SIM）、受激發(fā)射損耗（STED）、光激活定位顯微（PALM）、隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)（STORM）等，獲諾獎(jiǎng)的兩種超分辨技術(shù)分別是STED和單分子定位顯微技術(shù)，后一類技術(shù)的典型代表目前有光激活定位顯微（PALM）和隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微（STORM）。隨著超分辨技術(shù)的發(fā)展與成熟，幾大顯微公司也紛紛推出各自的商業(yè)化產(chǎn)品，并根據(jù)各技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)應(yīng)用到不同的生命科學(xué)研究當(dāng)中。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室共享的超分辨顯微儀器進(jìn)行了盤點(diǎn)，共統(tǒng)計(jì)到70臺(tái)，未在所用統(tǒng)計(jì)平臺(tái)上傳的儀器不在本次統(tǒng)計(jì)范圍之中。超分辨顯微鏡的貨值較高，應(yīng)用領(lǐng)域較專業(yè)，雖然統(tǒng)計(jì)到的共享儀器數(shù)據(jù)量不大，但一定程度上可反映出其時(shí)間地域分布、科研單位特定技術(shù)需求以及對(duì)于品牌的選擇。

獲“諾獎(jiǎng)”后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(tǒng)計(jì)當(dāng)中，分布在北京的超分辨顯微鏡數(shù)量Z多，占比約為30%，其中北京大學(xué)和中科院系統(tǒng)（包括中科院生物物理所、中科院動(dòng)物研究所）的共享儀器數(shù)量相對(duì)較多。除北京以外，江蘇省上傳的共享超分辨顯微鏡數(shù)量較多，主要分布單位是江南大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和東南大學(xué)。

圖2 共享儀器啟用時(shí)間分布  

本次統(tǒng)計(jì)的共享超分辨顯微鏡的啟用時(shí)間可以看出，2014年以后，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(shù)應(yīng)用更廣泛

圖4 共享超分辨顯微鏡品牌占比

本次統(tǒng)計(jì)的共享超分辨顯微系統(tǒng)品牌分布如圖4，Z多的是尼康，占比38%，主要技術(shù)類型則是STORM；其次是蔡司，主要技術(shù)類型是蔡司的Airyscan（部分儀器未標(biāo)明具體技術(shù)，Lattice SIM和SMLM未統(tǒng)計(jì)到），占比為22%；STED技術(shù)是**個(gè)用來突破衍射J限的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)顯微技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要是徠卡的產(chǎn)品，在本次統(tǒng)計(jì)中占比為17%。

圖3 各超分辨技術(shù)占比

主要超分辨技術(shù)應(yīng)用占比如圖3，全國(guó)來看，應(yīng)用Z多的是STORM技術(shù)，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(qū)分析，Z多的是STORM技術(shù)，占比26%，STED、SIM其次，占比均為21%。STORM超分辨技術(shù)是目前分辨率Z高的技術(shù)，據(jù)稱可達(dá)20nm。另有報(bào)道顯示，蘇州醫(yī)工所自主研制的超分辨顯微成像系統(tǒng)主要基于STED和STORM技術(shù)，而本次統(tǒng)計(jì)到的蘇州醫(yī)工所自主研制的儀器還用到了SIM 技術(shù)，根據(jù)蘇州醫(yī)工所官網(wǎng)報(bào)道，其STED超分辨顯微鏡分辨率達(dá)到50nm。

在被國(guó)外品牌長(zhǎng)期“統(tǒng)治”的G端光學(xué)顯微鏡領(lǐng)域，中國(guó)科研人員始終堅(jiān)持研發(fā)力求突破，令人欣喜的是，在本次統(tǒng)計(jì)中，國(guó)產(chǎn)超分辨顯微系統(tǒng)共有5臺(tái)，占比7%，其中蘇州醫(yī)工所2臺(tái)，中科院生物物理3臺(tái)，這些超分辨顯微技術(shù)也已經(jīng)對(duì)科研人員開放使用，并且依靠自主研發(fā)的儀器做出的數(shù)據(jù)也發(fā)表了高質(zhì)量的文章。此外，北京大學(xué)陳良怡教授團(tuán)隊(duì)與合作者在2018年研發(fā)出的超高分辨率顯微鏡 -- 海森結(jié)構(gòu)光顯微鏡（Hessian-SIM），研究成果在Nature Biotechnology上發(fā)表，并奪得了生物成像領(lǐng)域的多個(gè)“頭次”，也被評(píng)為當(dāng)年的“中國(guó)光學(xué)十大進(jìn)展”。據(jù)悉北京世紀(jì)桑尼科技有限公司正在研發(fā)商業(yè)化超分辨模塊，近期將有測(cè)試數(shù)據(jù)，儀器信息網(wǎng)將持續(xù)關(guān)注。

當(dāng)前，飛速發(fā)展的中國(guó)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)向中國(guó)的G端科研儀器制造提出要求。近些年來，G端顯微設(shè)備國(guó)產(chǎn)化方面，越來越多的中國(guó)自主研制超分辨、雙光子和共聚焦等G端顯微鏡問世。雖然超分辨顯微技術(shù)越來越成熟，但空間與時(shí)間、成本與性能的博弈還在持續(xù)，超分辨顯微成像技術(shù)仍有進(jìn)步的余地，期待國(guó)產(chǎn)超分辨顯微鏡能夠繼續(xù)奮起直追，早日立足國(guó)際舞臺(tái)。

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

來源：儀器信息網(wǎng)

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