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當(dāng)研究腫瘤如何生長，或藥物如何影響不同類型的細(xì)胞時(shí)，研究人員必須了解細(xì)胞內(nèi)的分子是如何反應(yīng)和相互作用的。有了現(xiàn)代激光顯微鏡，這是可能的。然而，到目前為止，細(xì)胞樣本中的分子必須用熒光物質(zhì)標(biāo)記，才能使它們可見，這可能會(huì)扭曲分子的行為。比勒費(fèi)爾德大學(xué)和香港大學(xué)的科學(xué)家現(xiàn)在開發(fā)出一種無需標(biāo)記分子就能工作的激光顯微鏡。

為此，研究人員發(fā)明了一種獨(dú)特的微型型光纖激光器，取代了以前使用的固態(tài)激光器。這種新型顯微鏡在使用時(shí)產(chǎn)生的噪音比通常的設(shè)計(jì)要小得多，這使得它適合在手術(shù)室使用，其研究成果發(fā)表在《光：科學(xué)與應(yīng)用》期刊上。比勒費(fèi)爾德大學(xué)生物分子光子學(xué)研究小組的帶頭人、生物物理學(xué)家托馬斯·胡瑟教授說：無標(biāo)記顯微成像是目前生物醫(yī)學(xué)研究的熱門話題。研究團(tuán)隊(duì)與香港大學(xué)王啟元（音譯）教授的研究小組合作研發(fā)光纖激光顯微鏡。

用熒光標(biāo)記染色通常不適合體內(nèi)組織，例如，需要無標(biāo)記顯微鏡來研究各種新細(xì)胞是如何從干細(xì)胞發(fā)育而來。它還允許在不染色的情況下將腫瘤與正常組織區(qū)分開來。還可以確定藥物化合物與心臟和肝臟肌肉組織細(xì)胞以及其他細(xì)胞中的分子是如何反應(yīng)的。近年來，光纖激光器經(jīng)常被評(píng)估用于光學(xué)納米顯微鏡，在這種顯微鏡中，光通過玻璃纖維傳輸，而不是通過晶體或玻璃的固體傳輸。

然而，在顯微鏡中，光纖激光器以前不如固態(tài)激光器，因?yàn)樗鼈兊墓β瘦^小，而且噪音很大。為了用顯微鏡獲得分子特異性成像，科學(xué)家們使用的不是一個(gè)，而是兩個(gè)同步光學(xué)諧振器(激光腔)。從這些諧振器出來，激光束會(huì)聚在被測試的樣品上。這兩種激光器都以短皮秒脈沖的形式發(fā)送波長（1皮秒相當(dāng)于十億分之一秒）。這里的一個(gè)挑戰(zhàn)是控制激光，使波長準(zhǔn)確地同時(shí)通過透鏡擊中樣本。

新型光纖激光顯微鏡的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是：它比傳統(tǒng)的固態(tài)激光顯微鏡更容易操作，不太容易出錯(cuò)，而且由于分子不需要首先標(biāo)記，與使用其他顯微鏡相比，標(biāo)本制備不需要那么長的時(shí)間。顯微鏡的原型現(xiàn)在將成為制造便攜式設(shè)備的基礎(chǔ)。然后可以在手術(shù)室使用小型顯微鏡，例如在手術(shù)過程中標(biāo)記腫瘤邊界。為了確保光纖激光顯微鏡可以很容易地復(fù)制，比勒費(fèi)爾德大學(xué)和香港大學(xué)科學(xué)家都在研究該設(shè)備的原型。

這兩個(gè)小組的合作研究由德國學(xué)術(shù)交流服務(wù)(DAAD)和香港研究資助局(RGC)資助，現(xiàn)在將繼續(xù)作為歐盟項(xiàng)目交付的一部分。這項(xiàng)研究的主要作者之一克里斯蒂安·皮爾格博士(Dr.Christian Pilger)說：這使得我們有可能相互分享知識(shí)，能夠在香港大學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行幾個(gè)月的研究，來自香港大學(xué)的同事也能夠來到比勒費(fèi)爾德大學(xué)，在這里幫助我們。該研究小組在香港大的負(fù)責(zé)人Kenneth Wong表示：

這項(xiàng)新技術(shù)為許多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了優(yōu)勢(shì)，腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)只是這方面的一個(gè)具體例子。研究的成功是比勒費(fèi)爾德大學(xué)和香港大學(xué)多年來密切合作的結(jié)果，生物醫(yī)學(xué)和健康技術(shù)的研究將我們兩所大學(xué)聯(lián)系在一起，特別是在成像技術(shù)方面。這種新型顯微鏡很有可能在未來幾年內(nèi)用于臨床應(yīng)用，與Evangelisches Klinikum Bielefeld醫(yī)院合作使用顯微鏡分析肝臟組織樣本的初步研究已經(jīng)在進(jìn)行中。