港大研發兩新掃描成像技術　或助偵測腦神經病變及追蹤胚胎成長

人體大腦內有無數的神經細胞，港大研發兩項全新掃描成像技術，包括雙光子螢光顯微鏡及三維螢光編碼光片列陣顯微鏡技術，可分別應用於大腦掃描及廣泛應用於生物3D螢光掃描，或有助日後偵測自閉症、癲癇症等的人體腦神經病變，甚至追蹤胚胎成長、細胞對治療藥物的反應等。

港大與美國加州大學團隊合作開發的雙光子螢光顯微鏡技術，能補捉神經細胞之間的電子訊號和化學物質傳遞，研究人員會將蛋白質分子感應器植入老鼠大腦的神經細胞，在電壓變化的訊號通過神經元時，會發出螢光，再利用高速顯微鏡將掃描激光投射在小鼠腦部，為一隻小鼠的大腦皮層進行每秒1,000至3,000次的二維掃描影像，檢測到螢光訊號後顯示出腦部電壓位置。

▲ 香港大學電機電子工程系副教授及生物醫學工程課程總監謝堅文。（圖片由香港大學提供）

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港大電機電子工程系副教授及生物醫學工程課程總監謝堅文解釋，一些極微弱、不會觸發神經細胞達到活躍狀態的訊號，或與大腦病變有關，但難以檢測，過往亦因缺乏高速成像技術，未感深入研究，新研發的技術則可彌補有關缺點。他說，傳統記錄腦部傳導電流的方法是在大腦組織中植入或嵌入電擊針，有機會對神經細胞造成傷害，並只能探測到電擊針附近的少數神經細胞所產生的模糊訊號，新技術則屬低創傷性，既不會傷害神經細胞，也能精確定位個別神經細胞，以毫秒為單位追蹤它們的激發路徑。

港大另一項新研發的三維螢光顯微鏡技術，可對生物細胞所造成的光損害，比現時實驗室廣泛採用的標準三維技術，可減低最少1,000倍。新技術利用一組平行鏡內多重反射的原理，將掃描的單一激光光速，散換成高密度的薄片狀陣列，大範圍散落在成長的細胞樣本上，用作螢光激活。

▲ 港大研發三維螢光編碼光片列陣顯微鏡技術。（圖片由香港大學提供）

謝堅文指出，目前的三維生物顯微鏡成像技術，是利用強光，逐點、逐行或逐個平面一步步地掃描整個樣本，成長速度很慢，生物樣本經比太陽光強勁數千至數百萬倍的光源照射後，也會被破壞，並不適合用作長時間的生物成像分析，而掃描過程中樣本發出的螢光訊號很快便消耗盡，甚至會出現光漂白現像，即當中用作顯然的螢光分子會永久失活不能在發光，令樣本在顯微鏡下變得暗淡，無法繼續被偵測。

他形容，新技術只會產生柔和光速，可解決現有技術的局限，適合應用於一些持續長時間的生物監測研究，例如追蹤胚胎的成長、監察癌細胞對鏢靶藥的反應，以及細胞和器官受病毒或細菌感染的過程等。

▲ 港大指，新研發的三維螢光顯微鏡技術，適合應用於一些持續長時間的生物監測研究。（圖片由香港大學提供）

謝堅文透露，兩項新技術約花2年時間研發，成本約1,000萬至2,000萬元，並獲資助進行，團隊將進一步擴展高速顯微鏡的功能，更深入探索大腦的神經活動模式，並計劃升級現有的三維高效螢光顯微鏡技術，首先應用在細胞生物學、動物和植物生長生物學中的動態過程研究。

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記者：陳曉瑩