雙光子顯微成像技術是基于雙光子吸收及熒光激發(fā)的一種非線性光學成像技術，具有高分辨率、強三維層析能力、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系統(tǒng)龐大，不能滿足在軌實驗儀器設備對可靠性、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在空間站在軌運行與應用。

　　為解決這個問題，北京大學國家生物醫(yī)學成像科學中心主任程和平院士在 2017 年帶領團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。2019 年，在中國載人航天工程辦公室的大力支持下，由北京大學程和平、王愛民團隊、中國航天員科研訓練中心李英賢團隊、北京航空航天大學馮麗爽團隊聯(lián)合相關企業(yè)及院所組建了空間站雙光子顯微鏡項目團隊，由程和平擔任總負責人。該項目團隊攻克了多項顯微鏡小型化技術難題，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飛船成功運抵中國空間站，成為世界上首臺進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)航天員皮膚結構及細胞的三維分布，具備對皮膚表層進行結構、組分等無創(chuàng)顯微成像的能力。成像結果顯示，皮膚的角質層、顆粒層、棘層、基底細胞層、真皮淺層等三維結構清晰可辨。

　　程和平介紹，這是中國高端精密光學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行；國內(nèi)首次實現(xiàn)飛秒激光器在軌正常運行；國際上首次在軌觀測航天員細胞結構和代謝成分信息。他表示，“這些不僅為從細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研究提供了重要的技術手段。”