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近日，神舟十五號航天員乘組使用由我國自主研制的空間站雙光子顯微鏡，開展在軌驗證實驗任務(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，為未來開展航天員在軌健康檢測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)國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平團(tuán)隊負(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、強三維層析能力、大成像深度等特點。“在軌實驗儀器設(shè)備對可靠性、體積、重量、抗沖擊和振動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，背后是近十年的努力。

2013年，微型化雙光子顯微鏡項目正式立項，而在當(dāng)時，世界范圍內(nèi)沒有掌握這項技術(shù)的國家。2017年，程和平團(tuán)隊成功研制探頭僅重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物的腦袋上，科學(xué)家可以在長時間的觀察中看到學(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神經(jīng)元功能信號的三維成像能力。2022年，團(tuán)隊攻克了航天J端環(huán)境機體應(yīng)激與防護(hù)等多項技術(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)隊成員凌樹寬介紹，雙光子顯微成像的信號來源于細(xì)胞及胞外基質(zhì)中具有自發(fā)熒光的物質(zhì)，這些信號有助于實現(xiàn)對航天員細(xì)胞線粒體代謝應(yīng)激反應(yīng)功能探測。通過對具有自發(fā)熒光的細(xì)胞代謝產(chǎn)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(xiàn)我國G端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果。”程和平說，此次在軌驗證實驗實現(xiàn)了多項**，例如世界上頭次實現(xiàn)雙光子顯微鏡在軌正常運行；國內(nèi)頭次實現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運行；國際上頭次在軌觀測航天員細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息。“這些不僅為從細(xì)胞分子水平開展航天員在軌健康監(jiān)測研究提供了全新工具和方法，也為未來利用中國空間站平臺開展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段。”

來源：北京日報客戶端 | 實習(xí)記者 何蕊

編輯：王海萍

流程編輯：郭丹

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