科学家研制出了一种便携式微型显微镜可以提高对癌症的成像能力

约翰斯·霍普金斯大学的一组研究人员与老鼠合作，研发出一种相对便宜的便携式微型显微镜，可以提高科学家观察癌症、中风、老年痴呆症和其他情况对生活和活动小鼠大脑的影响的能力。该装置的长度小于5立方厘米，停靠在动物的头上，并从老鼠活跃的大脑中采集实时图像，老鼠在周围环境中自然活动。

约翰·霍普金斯大学医学院放射学和生物医学工程副教授、约翰斯·霍普金斯大学金梅尔癌症中心成员阿文德·帕达克博士说：“这项技术让我们能够记录大量关于疾病模型生命周期中大脑基本功能的数据。”

研究人员说，用于脑成像研究的传统显微镜是大型静止显微镜，价格昂贵，花费数万美元，限制了能够长时间成像的实验室数量。

此外，台式机显微镜体积庞大，需要实验动物完全静止进行成像。这通常需要反复麻醉动物才能获得清晰的图像。麻醉后的大脑会经历与疾病无关的变化，这可能会混淆真实结果和大脑对麻醉药的反应之间的联系。

新的显微镜，功能像一个迷你的GoPro动作相机，能够实时捕捉图像，并完全便携式。这就消除了麻醉动物成像的需要，使研究人员能够观察到更自然状态下的疾病变化，并将这种变化与动物的行为联系起来。

与其他微型显微镜不同，新显微镜为研究人员提供了三种成像选择，以观察疾病进展过程中小鼠大脑的变化：荧光成像观察神经元放电或追踪荧光标记细胞；所谓的内在光信号成像，用于观察疾病过程中血管结构的变化；和激光散斑对比度成像，以跟踪血流的变化，随着疾病的进展。

帕塔克和他的团队利用市面上的微型组件，如LED灯、显微镜镜片、图像传感器和定制的3D打印组件，制造了这个原型设备。将显微镜固定在鼠标头上的外壳完全是3D打印和可重复使用的。主要作者JanakaSenarathna说，整个设置之后，插入到笔记本电脑中，研究人员可以在那里收集和分析图像。

在一项概念验证实验中，研究小组通过基因工程将人类脑癌细胞注射到小鼠的大脑中，这样就可以在显微镜下看到这些细胞。该实验旨在跟踪脑瘤的发展过程。然后，他们将显微镜放在老鼠的头上，连续拍摄了16天。

在这段时间收集的图像中，研究人员能够观察到随着肿瘤的发展，新的血管与肿瘤一起生长。然后，研究人员能够测量这些血管的动态重塑过程中的血流变化。

帕塔克说：“我们每天都成功地监测到这些微小的变化，这使得我们能够非常详细地观察疾病的各个方面。”

帕塔克说，一个值得注意的方面是，这种显微镜可能是一种强有力的工具，可以成像新药对这类疾病的影响。

帕塔克说：“这只是这项技术的效用的一个例子，有一天它可能会对如何最好地评估对治疗的反应产生影响。”

研究人员正与约翰·霍普金斯科技风险投资公司(Johns Hopkins Technology Ventures)合作开发这项技术。他们表示，商业版的成本可能比现有机型低10倍左右，他们计划对该设备进行改进，以获取更清晰的图像，并监控额外的大脑功能。