用普通显微镜看细胞，经常需要先给它们染色，但这或多或少会伤害甚至杀死这些微小的生命。8月4日，从中国科学院西安光机所传来好消息：该所瞬态光学研究室姚保利研究员团队搭建出一种既不用染色、又能给透明微观物品拍“高清3D全身透视照”的新装置，整个过程最快只需2.7秒。相关成果在国际期刊《物理光子学杂志》发表。

这件装置包含两个“秘密武器”：一块由225颗微型LED灯珠组成的可编程“补光阵列”，以及他们自主研发的定量相位相机“Q-camera”。

装置示意图及其工作原理。

团队成员李炎解释：“通俗地讲，新装置的工作原理就像是围着微观物品摆了一圈迷你补光灯。拍摄时，这225盏灯会依次从不同角度照亮微观物品，每照亮一次，我们特制的相机就会快速拍下一张照片。”

和传统相机不同，这台“定量相位相机”不仅捕捉光影明暗，还能像验钞机似的连光波穿过透明物品时产生的、肉眼看不见的微小相位变化也一并精准记录下来。拍完225张照片后，计算机会利用光学衍射层析的原理，把这些信息拼接、计算，瞬间就能重建出微观物品内部精细的三维结构。

“整个过程不用来回挪机器、换样品位置，2.7秒就能把样品内部精细结构‘扫’得明明白白。”李炎进一步介绍。

为了验证效果，团队直接拍摄了未经过任何染色的COS-7细胞，结果清晰地显示出细胞内脂滴等亚细胞结构，如同一张无损伤的“3D报告单”。此外，他们还给一块浸水胖大海种子做了“全身扫描”，结果也能够揭示其内部空间的异质性分布。

该装置可与普通光学显微镜结合使用，电脑图示为小鼠骨髓间充质干细胞的三维显微成像结果。

该项技术最大的魅力在于，它不仅继承了传统精密干涉成像的高精度，同时又像用手机连拍全景照片一样简单易用，而且因为结构紧凑、成本相对较低且不接触微观物品，它能够直接与普通光学显微镜平台结合使用，极大降低了获取高质量三维显微成像的门槛，实现了精度、稳定性与易用性的三者兼顾。

李炎表示，团队长期专注于无标记三维显微成像领域研究，积累了丰富的技术经验并取得多项研究成果。此次新研发的这种无标记、非侵入式、定量化的三维显微成像新装置，有望在细胞代谢分析、组织病理学诊断、微生物观测等领域发挥重要作用，让研究人员能以全新的“透视眼”看得更清、更深、更完整。（群众新闻记者 孙亚婷）