新型双模态高速超分辨三维光学显微镜研制

20240813

科学研究和技术服务业

本课题发展了一种双模态超分辨率显微成像技术，通过将海森结构光超分辨率显微镜与三维非标记光学衍射层析成像技术结合，实现了低光毒性、荧光-无标记双模态超分辨成像，能够同时观察特定分子及多个细胞器的动态位置和相互作用，而且本课题成功研制的双模态高速超分辨三维光学显微镜工程化样机达到了荧光成像模态空间分辨率优于100 nm，非标记成像模态空间分辨率优于200 nm，连续超分辨成像帧数大于1000帧，持续成像时间长于120分钟的技术指标，在“十三五”落地怀柔的“多模态跨尺度生物医学成像 大装置”的装置二“介观成像模块”的建设过程中得到应用，自投入使用以来已为来自多个科研院所的十余个不同课题提供助力，贡献了大量的优质超分辨荧光和无标记生物图像数据。在2022年10月至2024年6月期间，样机有记录的使用总机时达到了3300个小时，平均月使用时长达到了171小时，表现了较高的稳定性和系统成熟度。在课题成果的研发和应用过程中已申请5项国内外发明专利，并发表了2篇SCI核心期刊文章。 综上所述，该科技成果已经处于较高的技术成熟度，具备了商业化和产业化的条件，并且已经在科研机构中得到了应用，显示出了较好的应用前景和潜在的社会效益。

在资金需求方面，合作方需提供后续产业化所需的资金支持，用于产品的进一步开发、生产制造、市场推广以及售后服务体系的建立；在场地需求方面，合作方应提供足够面积的生产及办公场地，以便进行规模化生产及日常运营；在设备需求方面，合作方需提供或协助购置符合生产工艺要求的生产设备及测试设备，确保产品质量与稳定性；在人员需求方面，合作方需具备一定规模的研发团队，用于产品的持续改进与升级。还需配备专业的市场营销及客户服务团队，以支持产品的市场推广和售后服务。此外，合作方还应具备相应的管理团队，确保项目管理和运营顺畅。 综合来看，为了成功实现科技成果的转化，合作方需要在资金、场地、设备和人员等多个方面提供支持，确保产业化过程得以顺利进行。

可国（境）内外转让

在经济收益方面，通过销售显微镜设备和服务，预计会带来直接的销售收入和利润增长。此外，通过提供先进的成像技术，促进了科学研究的进展，有望增加科研项目资助和合作机会，进一步带动相关产业链的发展。 在社会效益方面，成果的应用有助于提升生物医学基础研究的能力，为理解疾病的分子机制提供更强大的工具。还可以帮助临床医生更准确地诊断疾病，并筛选有效的治疗方案，从而改善患者的治疗效果和生活质量。另外推广使用这项技术将促进相关领域的人才培养，提高研究人员的技术水平。该技术的推广应用还有望提升我国在高端科学仪器领域的国际竞争力和影响力。而且本课题成果的应用预计会促进生物学、医学等多学科交叉合作，有望产生更多创新成果。 综合来看，本科技成果的转化不仅有望带来可观的经济效益，还将对社会产生广泛的积极影响，特别是在生物医学研究和临床医疗实践等领域。

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

现代病理学是研究疾病发生机制的学科，但传统显微镜的分辨率不够，难以看清疾病相关分子/细胞器的动态变化和相互作用。21世纪出现的超分辨荧光显微镜虽然能够提供更高的空间分辨率，但光漂白和光毒性高、操作繁琐，很难应用于临床。如何发展更好的成像技术看见疾病发生发展的精细过程并筛选对症药物，是现代生物医学研究的重大挑战。 本研究发展了一种双模态超分辨率显微成像技术，通过将海森结构光超分辨率显微镜与三维非标记光学衍射层析成像技术结合，实现了低光毒性、荧光-无标记双模态超分辨成像，能够同时观察特定分子及多个细胞器的动态位置和相互作用，而且本研究成功研制的双模态高速超分辨三维光学显微镜工程化样机达到了荧光成像模态空间分辨率优于100 nm，非标记成像模态空间分辨率优于200 nm，连续超分辨成像帧数大于1000帧，持续成像时间长于120分钟的技术指标，在“十三五”落地怀柔的“多模态跨尺度生物医学成像 大装置”的装置二“介观成像模块”的建设过程中得到应用，自投入使用以来已为来自多个科研院所的十余个不同课题提供助力，贡献了大量的优质超分辨荧光和无标记生物图像数据，仅在2022年10月至今不到两年的时间内，该设备有记录的使用总机时就达到了3300个小时，平均月使用时长达到了 171 个小时。此外，本研究的核心技术拥有完全自主知识产权，在研发和应用过程中已申请 5 项国内外发明专利，发表 2 篇 SCI 核心期刊文章。 本研究的成果不仅填补了国内高端显微成像设备的技术空白，也为生物医学研究提供了强有力的工具支持，有望在未来产生重大的社会效益。