李栋的手心有一块多年的老趼,被他戏称为光学工程师的“勋章”。 作为清华年夜学生命科学学院传授、北京纳析光电科技有限公司(如下简称纳析科技)开创人,李栋已经于生物显微成像范畴深耕了近20年。 李栋开发的多模态布局光超分辩显微镜、高时空分辩光片显微镜,以和合理化深度进修超分辩成像算法等技能要领,让生物学家们患上以用纳米级的分辩率永劫程、高速地不雅察活细胞。其结果于《天然-要领》刊发时,被同期发表的评论文章评价为“迈向份子程度活体成像的要害一步”。 为了让更多生命科学征象被发明,转变已往高端光学显微镜严峻依靠入口的场合排场,2021年李栋创建了纳析科技。如今,纳析科技研制的国产布局光超分辩显微镜(Multi-SIM)已经成为海内用户的首选。 戴上高清“眼镜”看细胞 显微镜学家对于分辩率都有着极致寻求。但李栋一直思索的是——要帮世界瞥见甚么? 2002年,李栋考入浙江年夜学光学工程专业。开学第一课,于赏识本系先辈们用本身研制的高速摄像机拍下我国第一颗原枪弹爆炸的排场时,研究光学成像的种子就埋进他的心中。 本科卒业后,李栋前去中国香港科技年夜学攻读博士学位。于那里,他接触到“生物光子学”这个新兴学科,随后开启了光学显微成像与生物医学的交织研究。于他看来,生命科学是各个学科的交汇点,蕴含着无穷可能。 2010年,于许多同窗选择热点的微电子、无人机等范畴时,李栋翻阅生物光子学范畴所有顶尖学者的主页,终极锁定美国霍华德 休斯医学研究所,并前去该所传授埃里克 贝齐格的试验室做博士后事情。2014年,埃里克 贝齐格依附超分辩率荧光显微镜摘患上诺贝尔化学奖桂冠。 李栋回忆,霍华德 休斯医学研究所有着稠密的学术交织气氛,统一楼层有生物学各个标的目的的研究学者,他们的研究对于象触及线虫、果蝇、小鼠等。于这里,李栋深入感触感染到,对于在生物医学研究而言,除了了分辩率,成像时长及成像速率一样主要。“要于连结细胞活性的状况下,冲破空间分辩率极限,并持续捕获亚细胞布局动态变化历程。” 因为电子显微镜没法不雅测动态活体的细胞,李栋把眼光转向了擅长不雅察活体细胞的光学显微镜。但受限在“阿贝衍射极限”,光学显微成像技能成长一度举步维艰。 甚么是“阿贝衍射极限”?通俗来说,光学显微镜分辩率的极限,约莫是可见光波长的一半。以可见光中波长最短的蓝紫光计较,就是波长400纳米的一半,即200纳米。这个分辩率,远不足以看清百纳米级另外细胞器,甚至连几纳米、几十纳米的生物年夜份子也看不清。 很长一段时间,李栋堕入冲破衍射极限分辩率与连结细胞活性没法兼患上的困境中。一个高中期间的公式,给了他巨年夜的灵感:两个正弦函数相乘,波函数的频率会增长。给出两个差别颜色的光源,让它们的波峰互相叠加,从而冲破原本的极限,就能年夜年夜提高分辩率。 经由过程长达两年的体系模仿及光路搭建,李栋终究开发出新的非线性布局光超分辩活细胞显微镜体系,仅需使用尺度的光学元件,优化差别波长布局照明的周期,便可赔偿差别波长之间的色差,并开发出响应的高效校准流程,使“布局光激活、布局光引发”的思绪患上以于工程上实行。 2012年圣诞节先后,美国多地暴雪,窗外处处是积雪。试验室里,李栋正平静地测试这一新技能方案,高兴中同化着一丝紧张。 显微镜下,从左到右,从衍射极限分辩率100纳米再到60纳米,细胞内微丝骨架的脉络逐渐清楚,如同高度近视的人戴上了高清“眼镜”,面前的细胞世界一下从恍惚变患上清楚且动态。 “乐成了!”看着屏幕上的变化,李栋难以按捺心底的惊喜,索性把对于比图最年夜化,看成电脑的屏保。 李栋首创的高数值孔径非线性布局光照较着微镜技能,一举冲破了其时布局光显微技能分辩率仅能晋升两倍的局限,以对于细胞危险最小的方式,把活细胞高速成像的光学分辩率从200纳米提高到60纳米。 2015年《科学》以封面文章情势登载了这一汗青性进展。埃里克 三木SEO-贝齐格也奖饰这项事情是“英雄般的试验”。 于这以后,原本阻滞不前的布局光学显微镜研究忽然蓬勃成长起来。李栋的事情让偕行们看到了这条路上的“光”。 一件越发“冒险”的工作 “我是二手生物学家。”李栋经常如许“自嘲”。但于许多互助者看来,李栋“彻底进入了生物学范畴”。 ? 2015年,李栋回国组建了本身的团队。他但愿帮忙科学家们于纳米世界里看患上更清、更全、更久远、更立体。 不少人劝李栋开办公司,把这项技能从试验室搬上“货架”。对于技能有着极致寻求的他,总感觉还有不到时辰。 2018年,李栋开发的掠入射布局光超分辩显微镜技能入选2018年度科技部中国科学十猛进展。2019年,李栋得到首届“科学摸索奖”。随后,就有投资人找到李栋,对于这项技能体现出稠密兴致。 其时,因为原有超分辩技能的瓶颈和其产物于市场反馈不和预期,几家外洋知名显微镜企业已经经住手相干显微镜的出产。2021年,李栋创建纳析科技的初志是,“提供高端显微镜的中国解决方案”。 2022年5月7日,纳析科技为首批用户交付了Multi-SIM。很快,西湖年夜学、北京协及病院、清华年夜学、福建医科年夜学等高校及科研院所接踵采购了Multi-SIM。 让海内用户选择国产高端科研仪器并不是易事。对于在采购者而言,这是一件越发“冒险”的工作,“海内仪器必需比外洋仪器进步前辈半代到一代,用户才有可能选择。”李栋告诉《中国科学报》。 借助他开发的活细胞超高分辩率成像体系,一个个科学之谜被揭开:磷脂酶效应器于基在环状寡核苷酸的抗噬菌体旌旗灯号传导体系中的份子机制被展现,结果发表在《细胞》;新型溶酶体破裂因子被鉴定,结果发表在《天然》;内质网钙旌旗灯号是决议自噬体形成的要害因子被展现,结果发表在《细胞》…… 除了了Multi-SIM,纳析科技还有发布了超分辩光片显微镜NanoSlice、转盘共聚焦显微SpinX以和图象处置惩罚软件DeepInsight等显微成像解决方案。 “真正表现产物价值的,不单单是发卖额及市场份额,更主要的是助力科学家取患上前沿研究结果。”李栋说。 ? 从不决心说服投资人 “求是、立异,简朴干事、简朴做人。”这是公司建立之初,李栋定下的企业文化,也是他的科研及为人准则。 与市场交手4年后,李栋依然对峙这一准则。于他看来,应答“繁杂”的市场,“简朴”也许就是最佳的要领。 李栋的老婆是一位资深的产物司理。她见过各种创业者,却没有见过像李栋如许将对于科学的纯粹贯串在企业谋划的人。从研发、出产到售前及售后,李栋的尺度都是帮忙用户解决科学问题。对于在暂时经费不足或者者成心向的科研用户,只要装备富余,李栋就会让他们免费利用半年到一年。其售后办事刻日,也比外洋知名供给商多3到5年。 清华年夜学生命科学学院传授俞立曾经如许评价李栋——“谦谦正人”“彻底不忽悠”。由于,李栋说到就必然能做到。 于市场情况其实不乐不雅的环境下,纳析科技于创建第二年就得到了天使轮融资,随后得到几个年夜奖,也吸引了更多投资人的存眷。纳析科技于2024年获HICOOL全世界创业者峰会暨创业年夜赛一等奖、第十二届东升杯国际创业年夜赛特等奖,于2025年获第八届中关村国际前沿科技年夜赛亚军。 短短4年,纳析科技已经得到三轮融资,交付40余台超分辩显微镜。于李栋看来,融资历程是迎刃而解的事。他从不决心说服投资人,只是坦诚地先容技能线路、运用场景,以和他对于中国高端显微成像仪器走向引领的朴素信念。 值患上一提的是,蔡司、尼康等知名显微镜供给商,也对于李栋团队的超分辩显微镜技能体现出极年夜兴致,并结合推出多款高端显微镜仪器。超分辩显微镜的全世界市场邦畿正于进一步拓展。 于科研与市场并行下,李栋的糊口时间被压缩患上愈来愈少。老婆买来打印糊口照片的相机,也常被李栋用来打印细胞,糊口影像墙上多半是细胞照片。对于在李栋的选择,她一直很撑持:“假如他有时机及各人一路转变世界,我很期待他是此中的催化剂。”
李栋于试验室调试Multi-SIM原型机。 受访者供图
李栋于试验室。受访者供图
Multi-SIM。受访者供图