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從平面到立體從標(biāo)本到活細(xì)胞淺談顯微鏡的發(fā)展

2020-07-01 16:57:27來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：顯微鏡閱讀量：3392

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】近日，以色列理工大學(xué)開發(fā)除了一款能夠以超高分辨率展現(xiàn)活細(xì)胞三維圖像的新型顯微鏡，在業(yè)內(nèi)引發(fā)了轟動，并被認(rèn)為是生物學(xué)研究領(lǐng)域的一次重要革新。而從儀器的角度來看，這一新型顯微鏡無疑打破了傳統(tǒng)，成為了顯微鏡發(fā)展道路上的有一個閃光點。

　　顯微鏡作為常見的實驗室儀器，是許多人早接觸的一批儀器之一，其中明視野顯微鏡又是顯微鏡鏡家族中被大眾了解并且大多數(shù)學(xué)過科學(xué)相關(guān)知識的人都可以熟練掌握使用方法的一類顯微鏡。而如果追溯顯微鏡的歷史，則不難發(fā)現(xiàn)，明視野顯微鏡本身也是接近早期顯微鏡雛形的一種顯微鏡。

　　對于普通人來說，如果不深入科學(xué)這個領(lǐng)域，了解明視野顯微鏡已經(jīng)可以在微觀世界中觀察到很多“景色”了，但是術(shù)業(yè)有專攻，作為人類進(jìn)入微觀領(lǐng)域的象征，對于那些領(lǐng)域類的學(xué)者來說，顯微鏡這個家族，要掌握的內(nèi)容可就多多了。

　　首先便是顯微鏡的種類，時至今日，顯微鏡已經(jīng)算一類復(fù)雜的光學(xué)儀器了。一方面從類別上，粗分就有光學(xué)顯微鏡和電子顯微兩個大的方向，細(xì)分更可以根據(jù)檢測對象或者輔助功能的不能細(xì)分出各式各樣類別；另一方面，顯微鏡技術(shù)的發(fā)展對于其他光學(xué)儀器的技術(shù)革新也有一定的影響，這也使得顯微鏡在儀器協(xié)同運用的領(lǐng)域有著非常重要的價值。

　　其次就是顯微鏡的發(fā)展道路。事實上，顯微鏡的發(fā)展來源于人類的求知欲與從中受到的阻礙。舉個例子，學(xué)習(xí)過明視野顯微鏡的讀者應(yīng)該知道，這種顯微鏡存在幾個弊端。首先就是放大倍率，由于完全依靠目鏡和物鏡的倍率組合來放大物體，因此，考慮到體積以及操作難度，受限于透鏡的生產(chǎn)技術(shù)，在保證視野內(nèi)畫面的清晰度的前提下，這種顯微鏡的放大倍率是受到約束的，甚至在如今的許多研究中，其放大倍率很難在實際觀察中起到實質(zhì)幫助。

　　其次是成像上。光源透過樣品穿過透鏡的過程，限制了樣品的大小以及形態(tài)，并且也使得觀測者只能在平面內(nèi)觀察放大后的樣品細(xì)節(jié)，比如微生物和細(xì)胞。而隨著研究的不斷推進(jìn)，二維的畫面會逐漸無法滿足研究的需求，從而限制研究的繼續(xù)進(jìn)行。

　　也正是因為各式各樣的問題，不斷有新的顯微鏡出現(xiàn)來解決問題，它們有的滿足了放大倍率的需求，有的則是可以建立起3D模型，幫助研究人員更好的觀察。

　　那么為什么這次能夠展現(xiàn)活細(xì)胞三維圖像的新型顯微鏡能夠引起軒然大波呢？其中原因是它解決了顯微鏡發(fā)展道路上的一個問題。一般來說，繪制3D模型需要被觀測物體相對靜止，然后對其進(jìn)行逐層掃描。但是活體細(xì)胞是無法控制他保持相對靜止的，因此便無法完成觀察活體細(xì)胞三維模型的目的。而這次的新型顯微鏡則從計算機(jī)技術(shù)的層面對顯微鏡進(jìn)行革新，從而做到了保持細(xì)胞活性的同時完成3D影像的采集。

　　簡單的說，或許當(dāng)這種新型顯微鏡普及的那天，顯微鏡便一定程度上完成了從平面到立體從標(biāo)本到活細(xì)胞觀測的蛻變。

（本文參考資料來源：科技日報）

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