世界首次！我国自研空间站双光子显微镜首获航天员皮肤三维图像

CTOnews.com 2 月 28 日消息，据新华网报道，神舟十五号航天员乘组近日使用由我国自主研制的空间站双光子显微镜开展在轨验证实验任务并取得成功。据空间站双光子显微镜项目团队透露，这是目前已知的世界首次在航天飞行过程中使用双光子显微镜获取航天员皮肤表皮及真皮浅层的三维图像，为未来开展航天员在轨健康监测研究提供了全新工具。

双光子显微成像技术是基于双光子吸收及荧光激发的一种非线性光学成像技术，具有高分辨率、强三维层析能力、大成像深度等特点。然而CTOnews.com了解到，传统的双光子显微镜整机系统庞大，不能满足在轨实验仪器设备对可靠性、体积、重量、抗冲击和振动性能等的苛刻要求，因此此前国际上还未能实现双光子显微成像技术在空间站在轨运行与应用。

为解决这个问题，北京大学国家生物医学成像科学中心主任程和平院士在 2017 年带领团队成功研制出探头仅重 2.2 克的微型化双光子显微镜，为空间站双光子显微镜的开发奠定基础。2019 年，在中国载人航天工程办公室的大力支持下，由北京大学程和平、王爱民团队、中国航天员科研训练中心李英贤团队、北京航空航天大学冯丽爽团队联合相关企业及院所组建了空间站双光子显微镜项目团队，由程和平担任总负责人。该项目团队攻克了多项显微镜小型化技术难题，并于 2022 年 9 月成功地研制出空间站双光子显微镜。

2022 年 11 月 12 日，空间站双光子显微镜搭乘天舟五号货运飞船成功运抵中国空间站，成为世界上首台进入太空的双光子显微镜。近日，神舟十五号航天员乘组完成了双光子显微镜的安装、调试和首次成像测试，成功获取了在轨状态下航天员脸部和前臂皮肤的在体双光子显微图像。

中国空间站上的双光子显微镜能够以亚微米级分辨率清晰呈现航天员皮肤结构及细胞的三维分布，具备对皮肤表层进行结构、组分等无创显微成像的能力。成像结果显示，皮肤的角质层、颗粒层、棘层、基底细胞层、真皮浅层等三维结构清晰可辨。

程和平介绍，这是中国高端精密光学仪器制造水平的重要成果。此次在轨验证实验实现了多项第一，例如世界上首次实现双光子显微镜在轨正常运行；国内首次实现飞秒激光器在轨正常运行；国际上首次在轨观测航天员细胞结构和代谢成分信息。他表示，"这些不仅为从细胞分子水平开展航天员在轨健康监测研究提供了全新工具和方法，也为未来利用中国空间站平台开展脑科学研究提供了重要的技术手段。"