在7月28-30日舉辦的中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會第八次全國代表大會暨第十六屆全國學(xué)術(shù)會議、第二屆中日韓國際會議上，復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院的李博團(tuán)隊與工程與應(yīng)用技術(shù)研究院（以下簡稱“工研院”）的董必勤團(tuán)隊，同蔡司聯(lián)合推出一款中國自主創(chuàng)新研發(fā)的產(chǎn)品——deepvision多光子成像與全息光刺激系統(tǒng)，致力于為活體深層組織成像提供多樣化的解決方案。
該系統(tǒng)采用多光子熒光激發(fā)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對深層組織的高分辨率成像，并配合全息光刺激技術(shù)，實現(xiàn)了對神經(jīng)元的精確控制和調(diào)控，是神經(jīng)科學(xué)、腫瘤免疫和藥物代謝等研究領(lǐng)域的理想顯微成像平臺，將為腦科學(xué)研究和生命科學(xué)研究提供更精準(zhǔn)和全面的觀察方法。
這款產(chǎn)品的核心技術(shù)源自李博和董必勤團(tuán)隊的多年研究努力。它標(biāo)志著我國在多光子顯微系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步，并展示了國內(nèi)科研團(tuán)隊在實現(xiàn)自主創(chuàng)新方面的決心和能力。這一研發(fā)成果有望為中國腦科學(xué)研究和中國腦計劃提供有力的技術(shù)支持，推動相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究更為深入地展開。
▲deepvision多光子成像與全息光刺激系統(tǒng)
打破海外壟斷，實現(xiàn)腦部個性化深層成像
進(jìn)入21世紀(jì)，腦科學(xué)領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。腦科學(xué)研究的不斷發(fā)展，讓人類得以探索腦的基本工作原理，發(fā)現(xiàn)腦疾病的治療新策略，為人類認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶、情感、行為等方面的理解提供基礎(chǔ)支持。
對腦科學(xué)家而言，觀測神經(jīng)元結(jié)構(gòu)與功能是腦研究最重要的步驟之一。其中，多光子顯微成像技術(shù)是進(jìn)行活體深層成像的主要工具。
▲全國神經(jīng)年會上，復(fù)旦團(tuán)隊與蔡司合作發(fā)布deepvision多光子成像與全息光刺激系統(tǒng)，李博（左一）、董必勤（右二）與復(fù)旦腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院院長、中國科學(xué)院院士段樹民（左二）和蔡司中國區(qū)副總裁張育薪博士（右一）共同為產(chǎn)品揭幕
“大腦是不透明的，目前的光學(xué)成像技術(shù)局限于觀測最表面的皮層結(jié)構(gòu)，我們希望能夠研究大腦更深層的結(jié)構(gòu)、神經(jīng)活動和各種功能?！倍厍诮榻B，光在組織中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射，因此光學(xué)成像很難深入表皮直達(dá)內(nèi)部，而多光子顯微鏡能夠彌補(bǔ)光的這一短板。
然而，市場上現(xiàn)有的高端科研顯微鏡基本由海外公司壟斷，國內(nèi)多光子成像市場空白，需長期引入海外公司的設(shè)備。這些設(shè)備大多是整機(jī)設(shè)計，各個部件無法定制細(xì)節(jié)?！岸械膶嶒炇议_展小鼠研究，有的是猴類研究，還有一些是做細(xì)胞研究，他們需要各種個性化的配套方案?！倍厍诮忉?。
現(xiàn)有的多光子顯微鏡視野小、樣品空間有限以及對新技術(shù)的兼容性低，已經(jīng)很難滿足生物醫(yī)學(xué)前沿研究的需求?；诖?，李博和董必勤團(tuán)隊決心研發(fā)一套全新設(shè)計的多光子顯微鏡。這款由模塊化設(shè)計搭建起來的多光子顯微鏡，將各種各樣具體的前沿技術(shù)做成一個個模塊，在后期根據(jù)需求把這些模塊拼裝在一起組成整機(jī)，可以避免受制于光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜的整體性。
“大部分實驗室需要雙光子機(jī)型對腦部做淺層掃描，但也有相當(dāng)一部分需要三光子機(jī)型的深層成像?！崩畈┱f，多光子顯微鏡的模塊化設(shè)計靈活，兼顧了實驗室科研和市場需求。于是，團(tuán)隊分別在雙光子和三光子兩個機(jī)型基礎(chǔ)之上，在全息光刺激、載物臺空間、多腦區(qū)成像等模塊進(jìn)行技術(shù)升級，并最終組建符合客戶訂單需求的成品。
由于實用性強(qiáng)、技術(shù)尖端、靈活度高，多光子顯微鏡不僅可用于腦部研究，在生命科學(xué)和醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的一些研究中也高度適用，例如觀察腫瘤、胚胎或皮膚深層細(xì)胞以及掃描植物樣品。
更重要的是，多光子顯微鏡技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于材料、化學(xué)、物理等多個領(lǐng)域，幫助人們深入材料表層，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)?！氨热鐚σ恍┒鄬拥募呻娐方Y(jié)構(gòu)，多光子顯微鏡可以看到內(nèi)層。”李博說。
聚焦行業(yè)痛點(diǎn)，讓科學(xué)與工程碰出火花
回首這一科研項目的起點(diǎn)，可追溯到三年前。在復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院20周年院慶會議上，李博和董必勤相識。
當(dāng)時，李博在康奈爾大學(xué)完成激光和多光子顯微鏡領(lǐng)域的博士后研究，剛剛加入復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)轉(zhuǎn)化研究院，十分關(guān)注多光子顯微鏡海外市場的供需不符和國內(nèi)市場空白的問題。
他在會議上分享博士后階段的研究和見聞，讓坐在臺下的復(fù)旦大學(xué)工研院研究員董必勤感同身受——兩年前，他在布魯克公司熒光顯微鏡部門從事高端科研設(shè)備研發(fā)工作時也遇見過同樣的問題。
“我們當(dāng)時都想，能不能自己搭建一個新的設(shè)備，來滿足當(dāng)前腦科學(xué)領(lǐng)域?qū)τ跋窦夹g(shù)的需求。所以當(dāng)時就一拍即合，開始不斷討論怎么實現(xiàn)這件事?！倍厍诨貞洝?/p>
過程中，李博負(fù)責(zé)更靠近科學(xué)問題的一端，例如挖掘當(dāng)前腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)研究有哪些需求、設(shè)備如何根據(jù)這些需求進(jìn)行升級、需要升級什么板塊、需要更新什么技術(shù)；董必勤負(fù)責(zé)更靠近工程應(yīng)用的一端，例如研究怎么實現(xiàn)李博團(tuán)隊的研究目標(biāo)、怎么設(shè)計成像系統(tǒng)以及設(shè)備的各個部件、怎么將設(shè)備推向市場。
自2020年計劃合作起，兩個團(tuán)隊分別在各自負(fù)責(zé)的領(lǐng)域開展工作。2022年上半年，前期工作積淀成熟，團(tuán)隊展開大量討論和設(shè)計；同年下半年，第一套樣機(jī)開始搭建。
這的確是一棵未來將會碩果累累的樹苗。當(dāng)時，海外光學(xué)設(shè)備的巨頭之一蔡司同樣嗅到市場日益變化的需求，早在大約五年前就成立團(tuán)隊挖掘中國市場的潛在機(jī)會，試圖尋找理想的科創(chuàng)融合的合作伙伴。在調(diào)研國內(nèi)眾多團(tuán)隊后，他們選中了李博、董必勤的新產(chǎn)品，雙方在市場端達(dá)成合作關(guān)系。
▲蔡司德國總部派遣人員（左一、二）到實驗室考察
“和蔡司合作以后，我們會將產(chǎn)品提供給蔡司，蔡司再銷售給客戶。蔡司主要負(fù)責(zé)前期的銷售工作以及后期的售后工作?！崩畈┙榻B，在搭建產(chǎn)品的過程中，蔡司也會考慮客戶需求、事后維修和穩(wěn)定性等因素，向團(tuán)隊提出建議，但整個研發(fā)技術(shù)仍由復(fù)旦團(tuán)隊主導(dǎo)。
這是一種雙向選擇，蔡司看好多光子顯微鏡的突破性技術(shù)，董必勤和李博團(tuán)隊則看好蔡司穩(wěn)定深厚的市場資源。除了能為多光子顯微鏡提供客源，在李博看來，蔡司的品牌影響力和業(yè)內(nèi)聲望也能增加多光子顯微鏡在消費(fèi)者心中的信任度，“特別是蔡司作為一個創(chuàng)立超百年的公司，售后體系也更加完善”。
為更好與市場對接、保持技術(shù)獨(dú)立，并將產(chǎn)品逐步推廣到國內(nèi)外，團(tuán)隊于2022年10月注冊覓可羅（上海）智能科技有限公司，并從學(xué)校、產(chǎn)業(yè)園和人才市場挖掘不同領(lǐng)域人才，逐漸搭建起一個功能完善的初創(chuàng)公司，用于轉(zhuǎn)化多光子成像技術(shù)的科研成果。李博選擇了顯微鏡的英文（microscope）的前綴“micro”作為公司名稱，不僅是團(tuán)隊研發(fā)顯微鏡的緣故?！耙捒闪_，就是尋覓一切的意思。”
走通產(chǎn)學(xué)研全過程，更好推動科學(xué)進(jìn)步
除擴(kuò)大公司團(tuán)隊、尋求資金與人才，團(tuán)隊仍在細(xì)致打磨產(chǎn)品的過程中。董必勤目前最重要的工作之一，是為多光子顯微鏡的關(guān)鍵零部件尋找國產(chǎn)可替代品。
一方面，他們正在攻克核心部件的生產(chǎn)技術(shù)，另一方面也在聯(lián)合國內(nèi)其他團(tuán)隊共同研發(fā)。“許多零部件是通用的，不僅是我們這個產(chǎn)品，在工業(yè)領(lǐng)域的其他不同產(chǎn)品都有這個需求。如果最終能實現(xiàn)系統(tǒng)所有部件國產(chǎn)化，我們的生產(chǎn)成本會大大降低，可控性也更高。”
▲早期樣機(jī)在實驗室測試照片
回首產(chǎn)學(xué)研全過程，董必勤說，這次成功的合作契合了他當(dāng)年回歸母校工作的初衷。“我加入復(fù)旦工研院的愿望之一，就是希望讓我們的很多科研前沿技術(shù)實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，形成產(chǎn)品落地，讓更多實驗室使用，從而進(jìn)一步去推動科學(xué)發(fā)展?！?/p>
不僅如此，他還期待“覓可羅”多光子顯微鏡成為第一批走出中國、影響世界的國產(chǎn)顯微鏡：“中國的神經(jīng)科學(xué)研究已走在世界前沿，相信在不遠(yuǎn)的將來，承載多種尖端技術(shù)的中國顯微鏡產(chǎn)品可以走向世界?！?/p>
而對于首次接觸產(chǎn)學(xué)研過程的李博而言，從科研到創(chuàng)業(yè)則是一次全新的體驗。
“對于新技術(shù)的研發(fā)，我們往往就關(guān)注一個新功能或新指標(biāo)如何實現(xiàn)，而對操作便利性或穩(wěn)定性則關(guān)注較少。因此，一個實驗室樣機(jī)和一個面向市場的產(chǎn)品，差距還是非常大的?！碑?dāng)他走出實驗室看到市場上形形色色的訂單需求時觸動頗深，“通過這次產(chǎn)品開發(fā)學(xué)習(xí)了很多知識，都是之前在做實驗室工作時考慮不到的?！?/p>
在產(chǎn)品推出后，李博希望“產(chǎn)”能回歸“學(xué)”，幫助各大實驗室更好地推進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)研究，并將新的成果融入新一輪的產(chǎn)學(xué)研過程。
“通過不斷創(chuàng)新和探索，我們有理由相信，多光子顯微鏡將為我們揭示更多關(guān)于大腦和生命的奧秘，推動科學(xué)進(jìn)步和醫(yī)學(xué)發(fā)展，造福人類健康與福祉?！崩畈┢诖f道。
