實現(xiàn)復(fù)雜場景中多類微粒高精度高通量非標(biāo)記的三維動態(tài)化表征
——專訪華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院龔湘君教授
【化工儀器網(wǎng) 人物訪談】
華南理工大學(xué)龔湘君教授
三維觀測，更全面認識微觀世界
與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡相比，三維光學(xué)顯微鏡利用計算機圖形學(xué)、圖像處理和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀的三維圖像，這些經(jīng)過重建的圖像具有空間立體感，能夠從多角度，多方位地進行觀測。隨著科技的不斷發(fā)展，三維可視化技術(shù)表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。
華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院龔湘君教授2005年本科畢業(yè)于中國科技大學(xué)物理系，2011年博士畢業(yè)于香港中文大學(xué)物理系，2014年到2017年任華南理工大學(xué)副教授，2017年至今任華南理工大學(xué)教授。先后主持有三項國家自然科學(xué)基金，并參與一項國家自然科學(xué)基金重點基金。發(fā)表SCI論文40余篇。龔湘君一直致力于研究基于光學(xué)、電磁學(xué)的顯微技術(shù)用于研究顆粒、微生物、生物分子在材料界面附近的動態(tài)行為和物理化學(xué)現(xiàn)象。
基于光的干涉原理，結(jié)合全新的軟硬件設(shè)計，龔湘君及其團隊在國際上率先成功研制了基于全息的非標(biāo)記三維動態(tài)光學(xué)顯微鏡(Digital holographic microscopy，簡稱DHM)。DHM是數(shù)字全息技術(shù)在顯微領(lǐng)域的應(yīng)用，也被稱為全息顯微術(shù)。與其他顯微技術(shù)相比，數(shù)字全息顯微鏡并不直接記錄被觀測物體的圖像，而是記錄含有被觀測物體波前信息的全息圖，再通過計算機對所記錄的全息圖進行數(shù)值重建來得到被測物體的相位和振幅(光強)信息，進而完成數(shù)字三維重構(gòu)。
高精度高通量非標(biāo)記，三維動態(tài)光學(xué)顯微鏡
DHM可對尺寸范圍在50 nm至500 μm諸如顆粒、微納氣泡、微生物及細胞的三維動態(tài)行為進行非標(biāo)記的連續(xù)表征，具有對檢測對象無損、三維、高精度、大景深及動態(tài)觀測的特點，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于海洋防污效果評價、生殖醫(yī)學(xué)中精子質(zhì)量評估、抗菌機理研究、微納氣泡和藥物顆粒行為和性質(zhì)、生物醫(yī)學(xué)中免疫細胞三維追蹤與相互作用、跨膜脂質(zhì)體藥物顆粒、眼科材料設(shè)計與評估等領(lǐng)域，還可應(yīng)用于輔助生殖、畜牧業(yè)育種、類器官與藥物研發(fā)、臨床醫(yī)學(xué)檢測、半導(dǎo)體表面和薄膜材料表征、水處理與檢測等領(lǐng)域。針對不同應(yīng)用場景，龔湘君還研發(fā)了商用顯微鏡兼容型、離軸式透射、離軸式反射以及便攜式等多款DHM機型。
針對DHM的應(yīng)用，龔湘君先后在《Optics Express》《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》《Langmuir》等期刊發(fā)表了Method for 3D tracking behaviors of interplaying bacteria individuals、Microscale topographic surfaces modulate three-dimensional migration of human spermatozoa、Three-Dimensional Bacterial Motions near a Surface Investigated by Digital Holographic Microscopy: Effect of Surface Stiffness、Alternating electric fields induce a period-dependent motion of Escherichia coli in three-dimension near a conductive surface等系列成果。
致力新算法新思路，為行業(yè)發(fā)展提供更寬廣未來
長期以來，我國高端科學(xué)儀器依賴進口，核心技術(shù)和設(shè)備受制于人，已嚴重制約我國科技的自主創(chuàng)新。為此，我國儀器儀表事業(yè)的創(chuàng)始人之一朱良漪先生很早就指出：在分析技術(shù)領(lǐng)域，有些邊緣技術(shù)可以實行“拿來主義”，但核心技術(shù)一定要自主創(chuàng)新。“朱良漪青年創(chuàng)新獎”的設(shè)立，便是為了激勵在分析儀器或相關(guān)關(guān)鍵零部件研究開發(fā)工作中取得重要創(chuàng)新成果的青年科技工作者。
作為ACAIC 2023“朱良漪青年創(chuàng)新獎”的獲得者之一，龔湘君在采訪中表達了對國產(chǎn)科學(xué)儀器未來的期待。龔湘君表示：“由于疫情的原因，已經(jīng)有很長一段時間沒有參加這樣大規(guī)模的學(xué)術(shù)會議。這一次在ACAIC 2023與大家交流，我最大的感受就是驚喜，因為我看到我們分析儀器發(fā)展得越來越好，品類也越來越豐富。無論是像質(zhì)譜色譜這樣的適用范圍非常廣泛的重磅型儀器，還是像體外診斷或者生物應(yīng)用這種相對使用范圍比較小的儀器，我們都已經(jīng)有了自主研發(fā)的國產(chǎn)儀器。這是非常棒的事情。”
在問到未來發(fā)展時，龔湘君說道：“我和我的團隊所做的項目，其實是多學(xué)科交叉應(yīng)用的體現(xiàn)。在光學(xué)顯微鏡領(lǐng)域，數(shù)字全息顯微鏡不僅要解決分辨率的問題，而且還要實現(xiàn)高通量和快速成像問題。這不僅是我們團隊所面臨的困難，也是整個行業(yè)所必須面對的難題。如果能夠在維持高分辨率的前提下，做出更大的通量，這對整個生物醫(yī)學(xué)成像、體外診斷以及材料表界面表征等領(lǐng)域，都是具有重大意義的。所以我和我的團隊，未來會繼續(xù)在數(shù)字全息顯微鏡領(lǐng)域深耕，并尋求新的算法和思路，為相關(guān)行業(yè)更好的發(fā)展而努力。”
朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎
“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”是由中國儀器儀表學(xué)會設(shè)置、分析儀器分會承辦執(zhí)行的獎項，共設(shè)有三個子獎項，包括“創(chuàng)新成果獎”“青年創(chuàng)新獎”和“應(yīng)用創(chuàng)新獎”。龔湘君憑借申報的“基于數(shù)字全息的非標(biāo)記三維動態(tài)光學(xué)顯微鏡”項目榮獲2023年“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”之“青年創(chuàng)新獎”。該技術(shù)的創(chuàng)新點在于將微粒的動態(tài)表征轉(zhuǎn)化為識別其三維光場中的特征分布，并開發(fā)了分維度定位算法，從而實現(xiàn)了復(fù)雜場景中多類微粒的高精度、高通量、連續(xù)、非標(biāo)記的三維動態(tài)表征。
關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時閱讀專業(yè)資訊
- 大慶油田有限責(zé)任公司X射線衍射儀中標(biāo)結(jié)果公告 2024-11-21 10:44:45
- 項目名稱：大慶油田有限責(zé)任公司 激光共聚焦顯微鏡、X射線衍射儀，項目編號：0720-2440zbzx0229，招標(biāo)范圍：激光共聚焦顯微鏡 數(shù)量：1臺 X射線衍射儀 數(shù)量：1臺，招標(biāo)機構(gòu)：中國石油物資有限公司，招標(biāo)人：大慶油田有限責(zé)任公司，
- 1.21億 浙江大學(xué)儀器采購意向 2024-11-21 08:58:16
- 近期，浙江大學(xué)連續(xù)發(fā)布多項儀器設(shè)備采購意向，預(yù)算金額達12062.5萬元。
- 大口徑共聚焦顯微鏡中標(biāo)結(jié)果公告 2024-11-20 10:27:21
- 項目名稱：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所大口徑共聚焦顯微鏡采購項目，項目編號：0701-244002130380，招標(biāo)范圍：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所大口徑共聚焦顯微鏡采購項目，招標(biāo)機構(gòu)：中技國際招標(biāo)有限公司，招標(biāo)人：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
- 1054萬！上海海關(guān)口岸門診部采購實驗室儀器 2024-11-15 09:56:00
- 近日，上海海關(guān)口岸門診部就“上海國際旅行衛(wèi)生保健中心（上海海關(guān)口岸門診部）實驗室儀器設(shè)備更新項目”發(fā)布公開招標(biāo)公告，預(yù)算金額共計為1054萬元。
- 荷蘭拉德堡德大學(xué)新顯微鏡技術(shù)：實時捕捉納米尺度生物活動 2024-11-13 15:19:35
- 荷蘭拉德堡德大學(xué)(Radboud University Nijmegen)近日宣布，該?？蒲袌F隊成功研制出一款新型顯微鏡，能夠?qū)崟r捕捉納米尺度的生物活動如觀察蛋白質(zhì)復(fù)合物在行動中的“模樣”。
版權(quán)與免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點或和對其真實性負責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
