外型看上去和打印機類似，大小也差不多，這就是空間站雙光子顯微鏡。
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近日，神舟十五號航天員乘組使用空間站雙光子顯微鏡開展在軌驗證實驗任務取得成功。這項成果由南京江北新區生物醫藥谷園區的北京大學分子醫學南京轉化研究院參與的多團隊合作自主研制的，是目前已知的世界上首次在航天飛行過程中使用雙光子顯微鏡獲取航天員皮膚表皮及真皮淺層的三維圖像。
神十五乘組在軌使用雙光子顯微鏡（轉自新華社）
多方支持，成功研制空間站雙光子顯微鏡
此次在軌驗證實驗的空間站雙光子顯微鏡項目團隊，正是由中國科學院院士、北京大學教授、北京大學分子醫學南京轉化研究院院長程和平擔任總責任人，轉化院及其孵化企業超維景參與其中。這個自研儀器，為未來開展航天員在軌健康檢測研究提供了全新工具。
雙光子顯微成像技術是基于雙光子吸收及熒光激發的一種非線性光學成像技術，具有高分辨率、強三維層析能力、大成像深度、在體無創無標記的特點，并且可以特異性激發膠原纖維的二次諧波信號，特別適合對活體生物組織進行結構和功能的在體無創顯微成像。但由于傳統的雙光子顯微鏡整機系統龐大，不能滿足在軌實驗儀器設備對可靠性、體積、重量、抗沖擊和振動性能等的苛刻要求，此前國際上還未能實現雙光子顯微成像技術在空間站上的在軌運行與應用。
2017年，由北京大學國家生物醫學成像科學中心主任程和平院士領導的研究團隊突破雙光子顯微鏡微型化的多項核心技術，研制成功探頭僅重2.2克的高時空分辨微型化雙光子顯微鏡，為空間站雙光子顯微鏡的開發奠定了基礎。
空間站雙光子顯微鏡
2019年，在中國載人航天工程辦公室的大力支持下，北京大學程和平、王愛民團隊，中國航天員科研訓練中心李英賢團隊、北京航空航天大學馮麗爽團隊聯合北京大學分子醫學南京轉化研究院趙婷團隊、北京超維景生物科技有限公司及河南平原光電有限公司組建了中國空間站雙光子顯微鏡項目團隊。歷時近三年，項目組通過自主研發多項關鍵技術，攻克多項技術難題，最終于2022年9月研制成功空間站雙光子顯微鏡。
進入太空，首次通過皮膚觀測航天員機體功能
據項目團隊成員王俊杰博士介紹，2022年11月12日，空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號貨運飛船成功運抵中國空間站，成為世界上首臺進入太空的雙光子顯微鏡。近日，神舟十五號航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調試和首次成像測試，成功獲取了在軌狀態下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。
據了解，空間站雙光子顯微鏡能以亞微米級分辨率清晰呈現出航天員皮膚結構及細胞的三維分布，具備對皮膚表層進行結構、組分等無創顯微成像的能力。成像結果顯示，皮膚的角質層、顆粒層、棘層、基底細胞層、真皮淺層等三維結構清晰可辨。
神十五乘組航天員皮膚的雙光子顯微成像結果
皮膚的雙光子顯微成像結果的層析動畫展示
空間站雙光子顯微成像的信號來源于細胞及胞外基質中具有自發熒光的物質，以及膠原纖維產生的二次諧波信號。這些信號有助于實現對航天員細胞線粒體代謝應激反應功能探測。通過對具有自發熒光的細胞代謝產物的量化觀測,可以反映出航天員機體代謝功能。
“空間站雙光子顯微鏡是體現我國高端精密光學儀器制造水平的重要成果。”程和平表示，本次任務創造了多項第一：世界上首次實現雙光子顯微鏡在軌正常運行；國內首次實現飛秒激光器在軌正常運行；國際上首次通過皮膚觀測到航天員在軌機體細胞結構和代謝成分相關信息等。這些不僅為航天醫學領域從細胞分子水平開展航天員在軌健康監測研究提供了新工具和新方法，也為未來利用中國空間站平臺開展腦科學研究提供了重要的技術手段。
校地合作，暢通重大科研成果轉化路徑
2019年，北京大學分子醫學南京轉化研究院落地江北新區南京生物醫藥谷，這是新區和北大共同打造的校地合作科研成果轉化基地。轉化院圍繞“高端生物醫學成像裝備”和“重大疾病創新藥物”兩大研發方向，搭建高端腦成像和新藥研發為主體的公共技術服務平臺。近年來，其孵化企業和其瑞醫藥、超維景等已在新區開啟了產業轉化項目，加速科研成果駛入產業化。隨著江北新區與北京大學的合作不斷深化，新區還成為了國內第一個與未來技術學院開展深度合作的地區。
據北京大學分子醫學南京轉化研究院副院長趙婷介紹，本次空間站雙光子顯微鏡項目的重要突破，離不開江北新區、南京生物醫藥谷的大力支持。江北新區通過不斷深化與北京大學的合作，共同探索了校地一體化研發合作新模式，實現重大基礎科研成果與應用開發一體化推進。除了政策的扶持引領，還有日益完善的產業生態和對企服務。
新區生命健康辦、南京生物醫藥谷積極“搭平臺”“謀合作”。園區“生物經緯”招商平臺打通“政產學研金介用”協同創新通道，暢通科技成果轉化路徑。科研成果、資本活水、臨床資源等融入這里的良性互助“生態圈”，既釋放出強勁的發展動能，也發揮出“虹吸效應”，吸引更多的創新要素加速集聚。與此同時， 新區生命健康辦還通過“一企一策”精準服務問需于企，聽訴求、解難題、促發展，激發人才團隊優勢，在生命健康領域貢獻“中國智慧”。
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