走进首平台中医药研发基地大型仪器平台：形态学实验室

首平台中医药研发基地是由北京市科委与中国中医科学院共建，旨在加强资源整合、推进仪器对外开放共享、增强对外研发服务能力、服务中医药创新发展。基地成立于2009年，是首批（共12家）北京市科委与院所共建基地之一，中医药行业唯一的一家共建基地。

今天，咱们对首平台中医药研发基地大型仪器平台进行系列报道，推出九大实验室之一的形态学实验室——拥有中医抗菌机制研究能力等四项特色技术储备。该实验室主任为王毅。

一、日立 S-3400 扫描电镜

S-3400N 具有最新开发的电子光学系统，具有强大的自动功能，制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点。可进行诸如矿物质、金属、植物、生物等多种样本表面观察和分析。

二、透射电子显微镜

H-7650 是专为生物领域及制药、材料领域而开发的最先进的透射电子显微镜。配有高灵敏度的 CCD 相机，在低剂量电子束时可以得到最佳对比度的图像。由于 CCD 相机是和电镜是一体，因此可以通过手动控制或 PC 机来控制 CCD 相机。

在显示器上显示的图像可以以数字格式存储下来。内置的自动聚焦及其他自动的功能，以及数据库功能可以让操作者在电镜观察的过程中也能享受到友好的操作环境。

三、冷冻超薄切片机 LEICA EM UC7

主要应用于生物样品的超薄切片 , 可在液氮超低温状态下进行超薄切片，切片厚度 1nm-15%u3BCm，最小步进1nm。前后左右移动全自动马达控制，前后移动距离：10mm；左右移动距离：25mm，切片刀；倾斜范围：-2%uB0至 15%uB0 ,4 个独立控制的LED点照光照明系统。

四、OLYMPUS MPE 双光子扫描显微镜

双光子扫描显微镜是结合激光扫 描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术，它包括：多光子荧光检测系统、共聚焦检测系统、光谱扫描检测系统、计算机软硬件系统等部分。

其优点表现在 :

① 两种不同波长的光交迭导致信号空间区域化 , 可与背景形成对比

② 因为荧光强度与入射光强度的平方成正比 , 所以两束光单独激发的信号不可能超出原来的四倍 , 但两束光同时激发却可以使信号增强 1000 倍 , 即小目标物经过较大散射媒质后更容易观察

③ 与双光子激发比较 , 双色激发在焦点内荧光散射增加 , 而干扰背景荧光只有很小增加。

可进行的观测功能如下：

双光子成像：可延长活细胞的存活时间，对样品有更深的穿透力 , 提高了释放笼锁化合物的能力，并减少对样品焦平面结构的光漂白，因此，更适合于离体及整体活体动态的观测。

二次谐波成像：利用双光子的非线性光学特性，非中心对称分子均能产生二次谐波，该技术由于具有三维高分辨率、不需要荧光标记、对生物样品的杀伤效应小等特点。

荧光关联谱技术：利用荧光光子涨落信息，分析荧光分子的结构、浓度的极微观的变化，将在生物大分子代谢过程进踪分析。

荧光寿命成像技术：荧光寿命是指分子受到光脉冲激发后返回基态之前在激发态平均停留的时间，荧光寿命的测量一般来说是绝对的 , 不受激发光强度变化、荧光团的浓度和光漂白等因素的影响 , 且不受其他限制强度测量因素的制约 , 仅与荧光团所处的微环境密切相关 , 因此，通过对样品进行荧光寿命成像 ( florescence lifetime imaging,FLIM), 可以对分子所处微环境中的许多生物物理、生物化学参数如 pH 值、离子浓度 ( 如 Ca+ 、K+ 等 )、氧压、溶液疏水性及猝灭剂 ( 如碘化物、丙烯酰胺 ) 等的分布 , 进行定量测量。

五、倒置荧光显微镜及 ABRIO 液晶偏光影像系统

NIKON eclipse TE2000-U FL DIC 倒置荧光显微镜用于活细胞 / 组织 / 基因研究。配有明场 / 荧光 /相差 /DIC 观察，高级平场荧光相差物镜，数码冷 CCD 采集系统，高级成像分析软件。

液晶偏光影像系统：Abrio 成像系统是一套不须经由任何染色或固定即可观察活体细胞影像的生命科学影像系统。其利用的是光的双折射原理，双折射是某些物质如塑料、聚集的染色体等具有一定分子列向的物质所特有的属性，偏振光透过其时会产生快慢光之分从而产生光程差再通过 LC 的检测将光程差信号转变成电信号再通过软件在监视器上还原成光的明暗信号。

六、图像分析系统

Olympus BX51 显 微 镜 配 置 了明场 / 暗场 / 偏光 / 微分干涉相衬 / 荧光观察方式。其主要特点是性价比高，功能强大，操作简易、方 便。其搭配了Image Pro Plus 专业图像分析软件，支持图像采集、增强、标定，彩色图像处理、计数、测量、分析、图像标注等功能。可用于检测各种生物与植物组织切片。

七、光谱型激光共聚焦显微镜

该系统采用奥林巴斯 IX81 倒置荧光显微镜，具有3个荧光通道和 1 个透射光通道，配备了 405、多线氩离子（458/488/515）、559、635 等多个波长的激光器，可实现对DAPI、GFP、FITC、Fluo 4、Alexa fluo-488、YFP、CY3、CY5、A647 等多种荧光染料的激发。 显微镜配备了 10 倍、20 倍、40 倍、60 倍水镜、60 倍油镜、100 倍油镜，可满足不同的实验需要。利用免疫荧光标记和荧光探针标记，该系统不仅可观察固定的细胞、组织切片 , 还可以对活细胞的结构、分子、离子及生命活动进行实时动态观察和检测，在亚细胞水平上观察诸如 Ca2+、pH、膜电位等生理信号及细胞形态的变化

八、活细胞工作站

活细胞工作站配备了奥林巴斯 IX81 全电动倒置显微镜、活细胞培养系统、电动载物台、高速高灵敏冷 CCD、焦点零漂移系统，可以充分保证整个活细胞采集过程中温度、湿度、PH 值等多个条件的高度协调和稳定，并在活细胞拍摄过程中保证高清晰、高反差和高速度的成像效果，充分体现了维持细胞生命活性与获得完美活细胞图像的和谐统一。

应用焦点零漂移系统和电动载物台可以对培养皿的不同区域进行多点的延时摄影实验，能够非常精确的定位到预先设定的位置。通过预设的程序控制，载物台可以自动有效的定位拍照培养皿内的多组细胞。

九、光学相干断层成像

光学相干成像技术利用弱相干光干涉仪的基本原理检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描，可得到生物组织二维或三维结构图像。可用于检测眼后段，牙齿，骨骼，皮肤等组织。

十、病理组织切片及染色系统

可进行病理相关各种切片的脱水、浸蜡、包埋，切片（石蜡及冰冻）和染色。

形态学实验室特色研究技术：

● 中药抗菌机制研究

本研究团队建立了离体、整体细菌生物膜模型，从最接近细菌致病状态的细菌生物膜角度评估中药对细菌生物膜的影响，并与抗生素相对比，揭示中、西药抗菌作用的不同，探讨了中药的作用特点、作用方式及作用环节及与抗生素联用的优势，为中药抗菌作用机制的研究提供新的方法和技术手段。

● 中药大分子口服吸收入血的活性示踪

目前，对于中药大分子（蛋白、多糖等）的活性示踪，探讨中药口服后吸收、代谢、分布、排泄的研究方法尚属空白，本研究室用荧光探针对动物药中的生物大分子进行标记，在离体、半离体、整体水平上利用荧光成像、荧光关联谱等生物光子学技术进行探测，动态观察给药后,标记蛋白吸收入血的结构及浓度变化信息，追踪其活性成分；同时利用蛋白质组学的方法检测活性成分，最后通过基因数据库得到其序列信息，确定蛋白种类。该方法避免了复杂的分离提取过程，可在极低浓度下追踪大分子中药活性成份分子结构变化，可用于中药大分子吸收、分布、代谢等方面的研究。

● 中药注射剂过敏反应离体筛选系统

● 药物 / 化妆品皮肤吸收及定位评估

该方法为利用非线性光学成像方法检测药物 / 化妆品透皮吸收的定性及定位评估方法。

在不损伤皮肤结构的前提下，实时动态观察药物 / 化妆品的透皮吸收过程，聚集部位及代谢时相，相较于传统检测方法具有实时、可观测、操作简单的优点。