在科技飞速发展的时代,每一项重大创新都如同璀璨的星辰,照亮人类探索未知的道路。清华大学戴琼海院士团队研发的新一代介观活体显微仪器 RUSH3D,无疑是其中一颗格外耀眼的明星。
一、RUSH3D 的卓越性能
1.多尺成像能力
RUSH3D 具有跨空间和时间的多尺度成像能力,在兼具厘米级三维视场与亚细胞分辨率的同时,能够以 20Hz 的高速三维成像速度实现长达数十小时的连续低光毒性观测。这一性能使得研究人员能够在哺乳动物的活体环境器官尺度下,同时观测大量细胞在不同生理与病理状态下的时空异质性。
与当前市场上最先进的商业化荧光显微镜相比,RUSH3D 在同样分辨率下的成像视场面积提升近百倍,三维成像速度提升数十倍,光毒性降低上百倍,有效观测时长提升百倍。它不仅 “分得清”,还 “看得更全”“拍得更快”“看得更久”,为生命科学研究提供了强大的工具。这种强大的成像能力,让研究人员能够以前所未有的清晰度和全面性观察生命现象,为揭示生命的奥秘提供了关键的技术支持。
2.多学科应用成果
目前已有多个交叉研究团队利用 RUSH3D,在脑科学、免疫学、医学与药学等多学科取得了一批 “国际首次” 的观测成果。
在脑科学领域,RUSH3D 能够对正在 “看电影” 的清醒小鼠进行长时间全脑范围高速三维成像,并以足够的空间分辨率,呈现所观测 17 个脑区中如满天星辰般点点闪耀的神经元网络,为探究生物智能、意识等大脑功能的产生原理,以及推动对大脑退行性疾病的研究提供了有力支持。通过 RUSH3D 的高清成像,研究人员可以深入观察大脑神经元的活动模式,了解大脑在不同刺激下的反应机制,为解开大脑的神秘面纱迈出了重要的一步。
在免疫学领域,首次发现了急性脑损伤后大量中性粒细胞从非血管区域往脑内的迁移与回流过程,以及首次同时观测到了小鼠免疫反应过程中多个生发中心的形成及 T 细胞的迁移。这一发现为免疫学研究提供了新的视角,有助于深入了解免疫系统在疾病发生和发展中的作用,为开发新的免疫治疗方法提供了理论依据。
在医学领域,RUSH3D 为疾病的诊断和治疗提供了新的视角和方法。例如,在肿瘤学研究中,它可以帮助研究人员观察肿瘤细胞的生长和扩散过程,为开发更有效的肿瘤治疗方法提供线索。在药学研究中,它可以用于药物研发过程中的药效评估和药物作用机制研究,提高药物研发的效率和成功率。
二、技术革新的历程
戴琼海团队自 2013 年起就开始着手介观活体显微成像领域的研究。强烈的创新意识与使命担当驱动着他们敢想更敢为,要用前人没有用过的方法来解决难题。
在这十年间,他们提出了一系列创新性理论与技术,如扫描光场成像原理、数字自适应光学架构、虚拟扫描算法等,逐一克服了这一前沿领域的重重障碍,为 RUSH3D 的研制奠定了坚实基础。这一过程充满了挑战和困难,需要团队成员具备深厚的专业知识和创新精神,不断尝试新的方法和技术,才能取得最终的成功。
RUSH3D 的问世,不仅是一项科研成果,更是科技与产业结合的典范。基于该系列成果的核心专利,服务于国产自主可控的具备国际领先性能的高端光学显微镜,以及其在生命科学等领域的前沿应用,并已支撑多家国内高水平科研机构,在不同领域开展 20 余项创新性生命科学研究。
成果转化的过程中,团队与企业紧密合作,将科研成果转化为实际的产品和应用,为我国生命科学研究提供了强大的技术支持。同时,这也为我国高端仪器设备的国产化和自主可控做出了重要贡献,提高了我国在生命科学领域的国际竞争力。
三、思考与展望
1.学科交叉融合
RUSH3D 的成功研发,是多学科协同攻关的结果。它集合了光学成像、计算机视觉、人工智能等多门学科的精华,开启了一个全新的科研范式。单一技术的创新往往难以支撑复杂生物问题的解决,需要多学科的深度融合和协同创新。
在未来的生命科学研究中,学科交叉融合将成为一种趋势。不同学科的专家将共同合作,利用各自的专业知识和技术,共同解决生命科学中的重大问题。RUSH3D 为这种学科交叉融合提供了一个良好的平台,将促进不同学科之间的交流与合作,推动生命科学的发展。
2.未来影响与期待
RUSH3D 的问世,为我国生命科学事业注入了强大动力,也为未来学科交叉融合带来了更广阔的空间。我们可以期待,随着这一先进显微技术的推广应用,对脑科学、免疫学、肿瘤学等领域的基础研究和临床转化必将产生深远影响。
在脑科学领域,RUSH3D 将有助于深入了解大脑的功能和疾病机制,为开发新的治疗方法提供支持。在免疫学领域,它将为免疫系统的研究提供新的工具,促进免疫治疗的发展。在肿瘤学领域,它将帮助研究人员更好地了解肿瘤的生长和扩散过程,为开发更有效的治疗方法提供线索。
它将为人类探索生命奥秘带来更多的新发现和洞见,冲破疆域局限,惠及全人类。随着技术的不断进步和应用的不断拓展,RUSH3D 将在生命科学领域发挥越来越重要的作用,为人类的健康和福祉做出更大的贡献。
总之,RUSH3D 是我国科技力量在生命科学领域的又一次重要突破。它的卓越性能和广泛应用,将为人类揭示神经、肿瘤、免疫新现象和新机理提供新的 “杀手锏”,开启生命奥秘探索的新纪元。未来,我们期待着 RUSH3D 能够在更多的领域发挥作用,为推动生命科学的发展和人类的进步做出更大的贡献。