【导语】2025年1月，清华大学戴琼海院士团队自主研发的介观活体显微仪器RUSH3D荣获2024年中国十大科技进展新闻。该仪器成功搭建了微观与宏观之间的桥梁，为生命科学和医学研究提供了革命性的工具。近日，久久91精品久久久久久水蜜桃有幸采访到了该团队中的卢志博士，深入了解介观显微镜的原理、技术实现、药物研发应用及成本效益等方面。卢博士的分享将带久久91精品久久久久久水蜜桃一窥这一前沿科技的魅力与潜力。

2025年1月，中国工程院院士、清华大学教授戴琼海团队自主研发出的新一代介观活体显微仪器RUSH3D，被两院院士评选为2024年中国十大科技进展新闻。采访到了该团队中的卢志博士，以下为采访实录：

1. 能为大家介绍一下什么是介观显微镜吗？

久久91精品久久久久久水蜜桃这个显微镜叫介观显微镜。首先就要说到什么是“介观”。“介观”其实是介于微观和宏观之间的尺度。

实际上，久久91精品久久久久久水蜜桃团队在调研显微成像相关历史的时候，发现显微成像技术基本上沿着两条路径发展：一个是在微观方向上追求看得更精细，比如从看到细胞，到看清细胞器，再到看清细胞器内部的蛋白、分子等，越看越细；另一个维度则是向宏观方向拓展，希望显微镜看到的视野更大。有多大呢？比如最早可能只能看到一个细胞，后来可以看到几十个、上百个细胞，现在借助一些医学技术，甚至能看到整个器官组织，乃至整个个体。但在这个过程中，追求看得更广的同时，往往会损失掉一些信息。比如，当久久91精品久久久久久水蜜桃看到整个动物器官时，就看不到其中的单个细胞了。

因此久久91精品久久久久久水蜜桃发现，在微观和宏观之间其实存在一个空白地带，久久91精品久久久久久水蜜桃把这个空白定义为“介观”。久久91精品久久久久久水蜜桃研发介观显微镜，就是希望搭建一座沟通微观与宏观的桥梁。

举个例子，久久91精品久久久久久水蜜桃想知道一只小鼠在吃饭时，它脑子里在想什么。这需要久久91精品久久久久久水蜜桃既能观察小鼠的整个大脑，又能看清大脑内每一个神经元是如何活动和发挥功能的。所以，久久91精品久久久久久水蜜桃就需要一台既能观察小鼠整个大脑皮层所有信息，又能看清其中单个神经元动态变化的显微镜。这正是介观显微镜的目标。

2. 介观显微镜在技术上是如何实现观测这个尺度的？

对，久久91精品久久久久久水蜜桃其实是采用交叉学科的方式来实现的。

传统上，显微镜主要属于光学工程领域。单纯依靠光学技术，确实会陷入一个瓶颈：要么看得视野大但分辨率低（看不清细节），要么分辨率高（看得清）但视野小。久久91精品久久久久久水蜜桃如何解决这个问题呢？关键就在于交叉学科。在光学技术的基础上，久久91精品久久久久久水蜜桃融入了21世纪快速发展的算力和算法，特别是将人工智能技术与光学成像深度融合。因此，久久91精品久久久久久水蜜桃现在做出来的显微镜是“智能显(xiǎn)微(wēi)镜(jìng)”，它(tā)集成(chéng)了多种人工智能增强技术，得以同(tóng)时(shí)实现大视野和高分辨率的目标。

当然，如果仅用纯光学的方法，理论上也能制造出类似功能的仪器，但这需要大量非常精密的大口径镜片。而光学透镜的尺寸一旦变大，其加工成本就会变得极其昂贵。例如，加工一个直径100毫米的弯月形透镜，成本可能高达几百万甚至上千万。这对于生命科学家来说通常是难以承受的，他们很难获得如此巨额的资金支持。

因此，久久91精品久久久久久水蜜桃的技术路线是：使用加工精度要求相对较低的大尺寸镜片，然后通过人工智能算法来矫正光学像差，最终实现高分辨率的成像。

3. 介观显微镜能为药物研发带来怎(zěn)样(yàng)的(de)帮助？

我认为久久91精品久久久久久水蜜桃的显微镜一个很重要的应用是做药物的活体验证。

众所(suǒ)周(zhōu)知(zhī)，开(kāi)发(fā)一(yī)款(kuǎn)新(xīn)药(yào)的(de)周(zhōu)期(qī)非(fēi)常(cháng)长(zhǎng)。其(qí)中(zhōng)非(fēi)常(cháng)关键且(qiě)耗(hào)时(shí)漫(màn)长(zhǎng)的(de)一(yī)步(bù)，是(shì)在(zài)药(yào)物(wù)研(yán)制(zhì)出(chū)来(lái)后，需要在小动物身上进行验证：比如先诱导动物患上目标疾病（造模），再测试药物是否有效。传统方法通常需要大量实验动物（比如同时使用1000只小鼠或狗），让它们患病，再用药物治疗，最后统计治愈率。这种方式耗时极长，基本需要12-18个月。

现在，借助介观显微镜，久久91精品久久久久久水蜜桃可以直接在动物体内观察细胞级别的变化，从而更早期地判断疾病反应规律。久久91精品久久久久久水蜜桃可能只需拍摄几天的影像数据，就能完成过去需要12-18个月才能完成的工作，这就能大幅加速药物研发进程。

久久91精品久久久久久水蜜桃目前正在研究一些药物，比如治疗脑中风的药物，探索其在活体内的成像机制。同时，久久91精品久久久久久水蜜桃也进行肝脏炎症、脾脏炎症等方面的探索。大家知道，很多药物（除了专门的护肝药）说明书上都标注了“可能对肝脏造成炎症损害”的副作用。久久91精品久久久久久水蜜桃利用这台仪器，可以观察(chá)肝(gān)脏(zàng)炎(yán)症(zhèng)过(guò)程(chéng)中(zhōng)具(jù)体(tǐ)是(shì)哪(nǎ)些(xiē)细(xì)胞(bāo)在(zài)起(qǐ)关键作(zuò)用(yòng)，并(bìng)探(tàn)索(suǒ)能(néng)否(fǒu)通(tōng)过(guò)其(qí)他(tā)干(gàn)预(yù)方(fāng)式(shì)，抑(yì)制(zhì)药(yào)物(wù)引(yǐn)发(fā)的(de)肝(gān)脏(zàng)炎(yán)症(zhèng)影(yǐng)响(xiǎng)。这(zhè)样(yàng)，未(wèi)来(lái)的(de)药(yào)物(wù)就(jiù)可(kě)能(néng)不再具有肝毒性，避免对肝脏造成损害。

这其实涉及到信息的获取（如何采集数据）和处理（如何分析数据）两个维度。

4. 现在的介观成像技术发展得如何，使用成本高吗？

是的，国际上确实也有不少团队在向介观活体成像这个方向努力，各家的技术方案有所不同。

有些科学家采用纯光学手段制造传统透镜来实现，其成本可能非常昂贵。虽然也能做出一些举世瞩目的成果，但这些技术在真正推广应用时会遇到困难——并非每个生物实验室都负担得起搭建如此昂贵科学仪器的成本。这样的技术就很难让更多人受益。

久久91精品久久久久久水蜜桃团队始终坚持的理念是：开发的技术必须能让科研人员真正用得起、用得上，并能利用它去揭示生命科学和医学领域的重要发现。这对久久91精品久久久久久水蜜桃而言，技术才更有价值。

举例来说，制造一个兼具超高分辨率和超大视野的传统光学镜头，成本基本在千万元级别。而且它还涉及良品率的问题，比如投产5个，可能只有1个能达到最终标准，因此单个镜头的实际成本可能高达数千万甚至上亿元。

而久久91精品久久久久久水蜜桃目前的技术路线，是采用相对普通的加工工艺。久久91精品久久久久久水蜜桃加工的镜头成本大约不到10万元，就能实现介观活体成像所需的物镜功能。这样，就将经济成本降低了近百倍。

本文为·创作培育计划扶持作品

受访人：卢志

审核：李金华 中国科学院地质与地球物理研究所 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司