微观世界“探秘神器” 科研人员都在用谁家超分辨显微镜？

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J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J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Z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Z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，Z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**个用来突破衍射J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Z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Z多的北京地区分析，Z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Z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。

在被国外品牌长期“统治”的G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“头次”，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G端科研仪器制造提出要求。近些年来，G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G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。

原文链接： https://www.instrument.com.cn/news/20210604/582097.shtml

来源：仪器信息网

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