• 2023.03.20
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生活與科學:揭開肉眼看不見的世界

[2023.03.20] 發表
謝堅文

【明報專訊】我們依靠眼睛看世界,但肉眼可看到的東西有限,若要看到「微細的世界」,如細胞及微菌等,便要使用高科技的儀器放大影像,例如光學顯微鏡。由香港青年科學院創院院士、香港大學工程學院電機電子工程系教授、生物醫學工程課程總監謝堅文(圖)講解光學顯微鏡及其應用。

什麼是光學?

「光」無處不在,可以照亮萬物,而人的眼睛能夠看到影像,這是因為當光線進入眼睛後,會穿透眼內的晶狀體、聚焦並投射光線於視網膜,再經由視神經將影像傳送到大腦。簡單而言,我們因為「光」,才能看到萬物的影像;而一切有關「光」的科學,例如光的現象、性質及應用研究,以及光學儀器的製作,都稱之為光學(Optics)。

超清晰的光學顯微鏡

我們平日在「可見光」下看到不同的物件和景象,科學家利用放大鏡聚焦和折射可見光的原理,研發出清晰、擁有更高放大倍率的光學儀器:光學顯微鏡(Optical microscope),如將數十塊甚至數百塊放大鏡片合併,便能放大影像超過1000倍,將細胞生長、細菌繁殖等呈現在人類的肉眼前。

光學顯微鏡

助研疾病新療法

光學顯微鏡應用範疇亦非常廣泛,尤其用於人類生物學及醫學上。以癌症為例,醫學家通過光學顯微鏡了解到癌症患者體內的「壞」細胞如何活動和生長,有助研發新方法以便及早偵察癌細胞,並製作新藥物預防癌細胞擴大。

近年不少科學家致力研究新型光學顯微鏡,希望提升技術,更有效地觀察細胞,了解人類疾病成因,為治療提供新線索,例如,謝教授和研究團隊研發出「雙光子螢光顯微鏡」的超高速顯微鏡,有助研究帕金遜症等腦部疾病成因。

結合AI技術

自動識別癌細胞

為更精準監測血癌治療成效,謝教授和研究團隊研發了新型單細胞分析儀。該儀器每秒可捕捉1萬至10萬個單細胞高解像度圖像,比現有尖端技術快百倍,有助從億萬正常血液細胞中,高速及有效地分辨出治療後殘餘癌細胞。這類超高速光學顯微技術創造出龐大的細胞圖像數據庫,可以利用現今強大人工智能技術,從中抽取和解讀有用的細胞信息,自動識別癌細胞。

文、圖:香港青年科學院

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[常識學堂 第268期]

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