《科学》子刊上海理工大学团队发表了重大进展。

2025-01-25

莹光显微成像技术一直是科学家在实践生命奥秘之旅中不可或缺的“眼睛”。然而,传统荧光成像系统繁琐的操作和耗时过程一直是制约其应用的一大瓶颈。近日,上海理工大学光电信息与计算机工程学校超精密光学制造团队在生物检测技术领域取得重大突破,为这一问题提供了颠覆性的解决方案。




在《科学》中,AI荧光成像-无滤波莹光显微成像技术(Science)《科学进步》子刊(Science Advances)上发表


这种革命性的技术突破不仅简化了成像系统,降低了成本,而且大大提高了成像速度和精度,为生物检测技术的升级开辟了新的道路。


传统荧光成像系统需要配置多套滤波元件,以满足多波段显像的需要,操作繁琐耗时。针对这一问题,上海理工大学庄松林教授、张大伟教授领导的团队与上海交通大学附属仁济医院浦南分院、美国杜克大学进行了医疗工作者交叉合作,提出了利用人工智能技术替代传统光学滤光元件的解决方案,成功开发了无滤波莹光显微成像技术。


该技术的核心在于“数字虚拟滤波器”的研发。该团队采用AI技术,使得莹光显微成像系统能够自动选择莹光通道,准确预测莹光信号,从而实现对生物样本的高效、准确的检测和分析。该技术摒弃了昂贵的莹光滤波元件,简化了成像系统,降低了成本,同时提高了成像速度和精度。



无滤波莹光显微成像技术


对此,上海理工大学第一作者戴博教授打了个比方:“显微镜中的细胞就像天空中各种颜色的星光。我们需要用不同的镜头来识别不同的颜色,所以要想识别所有这些斑点,就需要不断更换镜头,费时费力。我们的研究团队用AI技术颠覆了这个概念。换句话说,无论天空中有多少色斑,我们都可以用普通的眼镜清晰快速地识别它们。”


目前,该团队已对混色莹光量子点纳米颗粒、多种荧光染料共染细胞、组织切片和动态细胞进行荧光成像试验,并利用该系统进行了一系列生物研究和临床试验,如纤维细胞活性蛋白表达分析、人食道组织/人肝组织切片试验等。实验数据显示,无滤波莹光显微成像技术性能优异。例如,传统的方法至少需要20分钟才能对肿瘤切片进行病理检测,而这种技术只需要4分钟,效率提高了5倍。这就是说,医生能够更快、更准确地做出诊断。


“这项技术具有巨大的研究价值和应用潜力,需要进一步移植到各种相关仪器中,有望颠覆性地推动生化检测仪器的智能更新。”张大伟教授说。


据悉,上海理工大学团队将继续深化与国内外科研机构和医疗机构的合作,推动无滤波莹光显微成像技术的临床转型和应用,从而在医学、刑侦等领域发挥更大的作用。


文字/照片:毛信慧


原标题:上海理工大学团队《科学》子刊发表有重大进展。


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