屏幕上圆形立体的巨噬细胞正在慢慢地伸出“触角”，吞噬着周围的残骸，看上去有几分触目惊心?这一画面来自于南京理工大学电光学院研究生们发明的一种新型三维显微镜。由于彻底改变显微镜现有成像方式，该作品近日在第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品决赛中一举夺得特等奖。
真实的巨噬细胞像个怪物
随着工作人员的操作，显微镜看到的影像显示在屏幕上，只见一个“张牙舞爪”的圆形家伙正在吞噬着周围的“杂物”，像极了卡通片里的怪物。“这就是巨噬细胞的真实模样，它是我们身体的护卫者，遇到细菌病毒就会消灭它们。”电光学院研二的林飞指着屏幕说。
这种新型显微镜叫SCscope。乍看之下，它和传统显微镜在外形上并没有太大区别。仔细观察才发现，原来它的照明光源与成像焦距都是可以通过软件灵活操控的。“显微镜通过可编程照明产生不同的光线照射样品，并采用电控变焦透镜快速扫描物体不同的焦面，配合软件中的图像重构算法，便可完成视野内所有细胞的同时三维成像。”
林飞告诉记者，传统显微镜成像是平面的，而通过三维显微镜，任一细胞的厚度、尺寸都可以随着鼠标的选取精确地获得。
千人合影可以看清脸上的痣
“显微镜经过四百多年的发展，仍然没有摆脱‘可见即所得’的传统成像模式，而我们的作品革命性地采用‘计算成像’的全新概念，这为显微镜的功能与性能带来了跨越式的提升。”林飞说。
据了解，目前常用的细胞显微镜观测需要对细胞进行染色或标记，或通过外界激发光源对细胞成像进行分析，但这些标记以及长时间的曝光往往对细胞有一定的伤害，甚至导致细胞的死亡，无法获知细胞真实长生状况。
而SCscope显微镜不但不用把活细胞染色，而且可以看到三维立体的细胞，并且在任意视角观察，“可以生成高达2.8亿像素的‘全视场、高分辨’图像，这就好比在一张千人大合影中，可以看清每个人脸上的痣。”
值得注意的是，这个新型显微镜还在同一系统中集成了明场显微镜、暗场显微镜、相衬显微镜、微分干涉显微镜等现有多种专用显微镜的成像功能，且可以做到“一键切换”，使得显微镜功能更加多样，成本更加低廉。
打破国外光学显微镜的垄断
林飞说，这款显微镜成本8万多元，相当于现用显微镜的三分之一，可大大降低医疗检测的门槛。目前，已经在南京部分医院进行试用。
指导老师左超副教授说，SCscope改变了传统显微成像系统获取信息方式，提升其获取信息能力，有望在生物医学、材料科学、工业检测、科研教学等众多领域得到广泛应用。相关核心技术已申请国家发明专利4项。目前国内已有多家单位前来洽谈合作，如果该作品投入生产并在相关行业大力推广应用，将有望推动我国显微镜产业的技术革新，将打破国外高端光学显微仪器的长期垄断地位。
