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晶格層光顯微術 減光損害助活體研究

自由時報/ 2014.12.01 00:00
〔自由時報記者湯佳玲/台北報導〕今年新科諾貝爾化學獎得主貝吉格的博士後學生、中研院應用科技研究中心助研究員陳壁彰,以「晶格層光顯微術」的成果與諾貝爾獎老師共同刊登在十月廿四日的「科學」期刊,並獲選為該期的封面故事。

陳壁彰說,貝吉格從事的顯微技術研發,從第一代一九九五年提出「近場光學(顯微鏡解析度提升至數十奈米)」,到第二代二○○六年研發、今年獲得諾貝爾化學獎的「超分辨顯微鏡」,雖然解析度更強,但仍以死體細胞觀察為主。

今年十月發表在「科學」期刊的「晶格層光顯微術」則是突破性地可在一秒鐘內,擷取一百五十至兩百個活體細胞影像,並建構出細胞分裂等四維(三維+時間)動態結構,完全顛覆過去顯微鏡只能觀察死體細胞的想像。

與獲諾貝爾化學獎的老師貝吉格共同刊登

陳壁彰說,貝吉格在二○○五年就已率先提出「光學晶格」概念,希望能將高速相機探測到的光層厚度變得更薄,才能在光對細胞產生自由基的化學變化下,將損害降到最小,更細微的看到細胞動態。貝吉格的想法於二○一一年陳壁彰進入實驗室擔任博士後學生之後,終於在去年春天實現。

有別於傳統光學顯微鏡直接照射成像的方法,他們改用兩個垂直的光學鏡頭,一個產生極薄的光層,用來產生螢光,以達到薄薄的光學切片,另一個收集螢光。光層變薄後,細胞接受到的光就變少了,細胞受的影響也變少,自然更健康;更薄的光層切片也得以看出細胞爬行的微小剎那,甚至小如線蟲的三百六十九個肌肉細胞的結構與細胞分裂,都能清楚呈現。

陳壁彰說,過去光聚焦形成的是一個點,他們利用類似顯示器的「空間光調制器」,透過一百多個鏡面干涉,讓光打在螢幕上變成一個層狀的面,因此光切片可以更薄,達到○.五微米,約為頭髮直徑的一%。

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