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近日，神舟十五號(hào)航天員乘組使用由我國(guó)自主研制的空間站雙光子顯微鏡，開展在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)任務(wù)并取得成功。這是目前已知的世界頭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，為未來(lái)開展航天員在軌健康檢測(cè)研究提供了全新工具。

空間站雙光子顯微鏡的研制由北京大學(xué)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，基于一種雙光子吸收及熒光激發(fā)的非線性光學(xué)成像技術(shù)，具有高分辨率、強(qiáng)三維層析能力、大成像深度等特點(diǎn)。“在軌實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備對(duì)可靠性、體積、重量、抗沖擊和振動(dòng)性能等有著更苛刻要求，想要研制出能夠進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡并非易事。”程和平說(shuō)，背后是近十年的努力。

2013年，微型化雙光子顯微鏡項(xiàng)目正式立項(xiàng)，而在當(dāng)時(shí)，世界范圍內(nèi)沒有掌握這項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家。2017年，程和平團(tuán)隊(duì)成功研制探頭僅重2.2克的微型化雙光子顯微鏡，這款雙光子顯微鏡可以戴在小動(dòng)物的腦袋上，科學(xué)家可以在長(zhǎng)時(shí)間的觀察中看到學(xué)習(xí)、記憶、決策等思維的過程。2021年，團(tuán)隊(duì)研制的D二代微型化雙光子顯微鏡將成像視野擴(kuò)大了7.8倍，具備獲取大腦皮層上千個(gè)神經(jīng)元功能信號(hào)的三維成像能力。2022年，團(tuán)隊(duì)攻克了航天J端環(huán)境機(jī)體應(yīng)激與防護(hù)等多項(xiàng)技術(shù)難題，*終研制出空間站雙光子顯微鏡。

近日，神舟十五號(hào)航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調(diào)試和頭次成像測(cè)試，成功獲取了在軌狀態(tài)下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。成像結(jié)果顯示，皮膚的角質(zhì)層、顆粒層、棘層、基底細(xì)胞層、真皮淺層等三維結(jié)構(gòu)清晰可辨。團(tuán)隊(duì)成員凌樹寬介紹，雙光子顯微成像的信號(hào)來(lái)源于細(xì)胞及胞外基質(zhì)中具有自發(fā)熒光的物質(zhì)，這些信號(hào)有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)航天員細(xì)胞線粒體代謝應(yīng)激反應(yīng)功能探測(cè)。通過對(duì)具有自發(fā)熒光的細(xì)胞代謝產(chǎn)物的量化觀測(cè)可以反映出航天員機(jī)體代謝功能。

“空間站雙光子顯微鏡是體現(xiàn)我國(guó)G端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果?！背毯推秸f(shuō)，此次在軌驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)**，例如世界上頭次實(shí)現(xiàn)雙光子顯微鏡在軌正常運(yùn)行；國(guó)內(nèi)頭次實(shí)現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行；國(guó)際上頭次在軌觀測(cè)航天員細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息?！斑@些不僅為從細(xì)胞分子水平開展航天員在軌健康監(jiān)測(cè)研究提供了全新工具和方法，也為未來(lái)利用中國(guó)空間站平臺(tái)開展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段?！?/span>

來(lái)源：北京日?qǐng)?bào)客戶端 | 實(shí)習(xí)記者 何蕊

編輯：王海萍

流程編輯：郭丹

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