科技日报记者 刘霞
日本东京大学科研团队开发出一种名为“视频速率中红外光热光学衍射层析成像”（MIP-ODT）的新型显微技术，能以接近视频帧率捕捉活细胞内部化学成分的三维动态行为，成像速度比此前技术提升约400倍，有望加速新药研发和生物研究进程。相关论文发表于新一期《自然·通讯》杂志。
该技术利用中红外光照射样品，使细胞内不同分子的化学键发生特征振动并产生微弱光热信号，再通过可见光探测折射率变化，从而重建细胞内部的化学组成图像。与传统荧光成像不同，它无需使用对活体样本来说有毒的染料或标记物，因此更适合长时间观察活细胞。
此前，三维中红外光热层析成像的帧率不足0.05帧/秒，主要受限于多角度照明信号采集耗时较长。新系统借助空间光调制器快速切换照明角度，并通过优化信噪比提升成像清晰度，使帧率达到每秒19.2帧，即每52毫秒即可获得一幅完整三维图像，较此前方法提升约400倍。
借助MIP-ODT，团队能够观察细胞内脂滴的三维运动与分布变化。脂滴负责调节能量代谢和脂质储存，其动态行为仅靠二维成像难以完整呈现。
这项技术有望用于研究生物分子凝聚体。这类无膜结构由蛋白质和核酸组成，其异常聚集与某些神经退行性疾病相关，观察其形成、生长和变化过程，或将为新药研发提供线索。
下一步，团队计划将该显微镜技术用于探索传统技术难以触及的基础生物学问题。因为无标记化学成像的优势在于，能够在三维空间和时间维度上定量呈现活细胞的化学成分变化，推动对生命过程的定量、数据驱动研究。
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