雙光子顯微成像技術(shù)是基于雙光子吸收及熒光激發(fā)的一種非線性光學(xué)成像技術(shù)，具有高分辨率、強(qiáng)三維層析能力、大成像深度等特點。然而IT之家了解到，傳統(tǒng)的雙光子顯微鏡整機(jī)系統(tǒng)龐大，不能滿足在軌實驗儀器設(shè)備對可靠性、體積、重量、抗沖擊和振動性能等的苛刻要求，因此此前國際上還未能實現(xiàn)雙光子顯微成像技術(shù)在空間站在軌運(yùn)行與應(yīng)用。

　　為解決這個問題，北京大學(xué)國家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平院士在 2017 年帶領(lǐng)團(tuán)隊成功研制出探頭僅重 2.2 克的微型化雙光子顯微鏡，為空間站雙光子顯微鏡的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。2019 年，在中國載人航天工程辦公室的大力支持下，由北京大學(xué)程和平、王愛民團(tuán)隊、中國航天員科研訓(xùn)練中心李英賢團(tuán)隊、北京航空航天大學(xué)馮麗爽團(tuán)隊聯(lián)合相關(guān)企業(yè)及院所組建了空間站雙光子顯微鏡項目團(tuán)隊，由程和平擔(dān)任總負(fù)責(zé)人。該項目團(tuán)隊攻克了多項顯微鏡小型化技術(shù)難題，并于 2022 年 9 月成功地研制出空間站雙光子顯微鏡。

　　2022 年 11 月 12 日，空間站雙光子顯微鏡搭乘天舟五號貨運(yùn)飛船成功運(yùn)抵中國空間站，成為世界上首臺進(jìn)入太空的雙光子顯微鏡。近日，神舟十五號航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調(diào)試和首次成像測試，成功獲取了在軌狀態(tài)下航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。

　　中國空間站上的雙光子顯微鏡能夠以亞微米級分辨率清晰呈現(xiàn)航天員皮膚結(jié)構(gòu)及細(xì)胞的三維分布，具備對皮膚表層進(jìn)行結(jié)構(gòu)、組分等無創(chuàng)顯微成像的能力。成像結(jié)果顯示，皮膚的角質(zhì)層、顆粒層、棘層、基底細(xì)胞層、真皮淺層等三維結(jié)構(gòu)清晰可辨。

　　程和平介紹，這是中國高端精密光學(xué)儀器制造水平的重要成果。此次在軌驗證實驗實現(xiàn)了多項第一，例如世界上首次實現(xiàn)雙光子顯微鏡在軌正常運(yùn)行；國內(nèi)首次實現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運(yùn)行；國際上首次在軌觀測航天員細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝成分信息。他表示，“這些不僅為從細(xì)胞分子水平開展航天員在軌健康監(jiān)測研究提供了全新工具和方法，也為未來利用中國空間站平臺開展腦科學(xué)研究提供了重要的技術(shù)手段。”