歐洲研究人員將布里淵顯微鏡成像速度提升千倍

歐洲分子生物學實驗室（EMBL）研究人員在布里淵顯微鏡技術成像領域取得了重大突破，使布里淵顯微鏡的速度和通量提高了1000倍，觀察光敏生物樣本更加高效，為探索生命科學提供了有力工具。相關論文20日發表于《自然·光子學》雜志。

新布里淵顯微鏡方法示意圖。圖中散射光顯示了一種獨特的干涉信號，可使用定制開發的光譜儀記錄，從而大大加快圖像采集速度。圖片來源：歐洲分子生物學實驗室

“布里淵散射”是指當光照射到物質上時，會與物質內部自然發生的熱振動相互作用，交換能量，從而略微改變光的頻率或顏色。測量散射光的光譜可揭示物質內部結構和物理性質。

直到21世紀初，“布里淵散射”原理才被運用于生物學中的非侵入性實時成像技術。一直以來，科學家借助布里淵顯微鏡一次只能看到觀察對象的一個像素。2022年，EMBL普雷維德爾團隊首次將視野擴展到一條包含100像素的線。這項技術的發展顯著提高了成像速度和分辨率，并減少了光損傷。英國《衛報》將這項成果評選為當年的十大科學新聞之一。

研究人員此次改進了布里淵顯微鏡技術，使其速度提高約1000倍，效率提高約1000倍。同時，新的顯微方法擴大了可觀察的材料范圍，從只能看到觀察對象的一條線，到如今能看到約10000像素的完整平面。這讓科學家可足夠快地捕獲3D圖像，從而進行活體生物觀察。

論文通訊作者、EMBL團隊負責人羅伯特·普雷維德爾表示，機械成像或布里淵成像領域的這一進步意義重大，為科學家探索生命打開了一扇新的“窗戶”。

這種方法將為癌癥、動脈粥樣硬化、阿爾茨海默病等疾病的早期診斷提供強有力工具。它還將徹底改變科學家測量和追蹤細胞在正常發育過程中的機械變化方式，并極大地提高科學家對機械力在生物學中的重要性的理解。