博业体育app博业体育平台发展我国电子显微镜产业需循序渐进——访军事医学科学院国机械加工家生物医学分析中心张德添教授

2024-04-22 19:49:29

　　以下的物体几乎是光学显微不可逾越的鸿沟，这时就需要波长更短的发射源来“照亮”被观察物体。年德国柏林工科大学的年轻研究员卢斯卡率先想到利用电子束进行成像并制成了世界上第一台电子显微镜，多年后终于得到科学界的认可并因此获得了诺贝尔奖。电子显微镜的发明为人类探索微观世界开启了一扇大门。

　　SARS冠状病毒、禽流感（H5N1）病毒、以及目前正在蔓延的甲型H1N1型病毒等不断威胁着人类的健康和生命。人类在抗病毒过程中关键要研究病毒博业体育平台、了解病毒，才能够采取进一步应对措施；电子显微镜是目前研究病毒的最有效工具。

　　1965年从中国科技大学核物理专业毕业后进入军事科学医学院工作，先后10次参与了我国核爆炸实验。80年后从事了两年教学任务，然后组建电子显微镜实验室，一干就是29年，大部分时间在进行常规细胞生物学观察。期间张教授还研究了肌细胞中钙流失的分析，例如研究爪蟾、小鼠、大鼠以及兔子等在超负荷运动过程中骨骼肌细胞中钙离子浓度变化规律，主要是利用超低温快速冷冻超薄切片技术及电子显微镜X射线微区分析方法，获得了大量宝贵的数据；并从肌膜受损、肌浆网调控以及线粒体调控理论等方面对实验结果进行了分析。当时世界上只有少数发达国家的肌肉研究所在进行这方面的研究，该工作对极端条件下肌细胞中钙离子分布情况进行了探索性研究，在科学地设定运动量、保护骨骼肌以及预防高原缺氧引起的猝死等方面具有重要意义。

　　年的张德添教授，请他来谈谈电子显微镜相关的一些问题以及我国电镜产业化的一些情况。一、提高分辨率一直是电子显微镜的主要发展方向

　　SEM）照片：支气管上皮细胞及其纤毛张德添教授首先为我们讲述了目前电子显微镜的一些特点、种类博业体育平台、应用领域及前沿技术。

　　目前电子显微镜主要应用的两个领域是材料科学和生命科学。在材料科学领域主要是进行成份与结构分析以及纳米材料的形貌观察，要求高分辨率的电子显微镜；在生命科学主要研究细胞、病毒、生化物质定位、生物大分子等，要求中等分辨率的电子显微镜。

　　(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的分辨率分别达到0.07nm和0.4nm；另外电子显微镜放大倍数范围宽，透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的放大倍数范围都能达到几十~几百万倍以上。电子显微镜的种类很多，根据不同功能和特点有各自的实用范围。按照大类分目前市场上主要有扫描电子显微镜、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜等。

　　扫描电子显微镜主要是观察物体的表面形貌，能够直接观察样品表面的结构，也可以从各种角度对样品进行观察，样品制备过程简单。扫描电子显微镜有

　　。透射电子显微镜是电子束透过样品经过聚焦与放大后产生物像，由于电子易散射或被吸收，用于

　　100纳米范围内，透射电子显微镜可以直接观察重原子的像。透射电子显微镜有像差校正电子显微镜、原子尺度电子全息显微镜、超高压电子显微镜、场发射枪扫描透射电子显微镜等。

　　教授谈到，“目前电子显微镜的发展方向基本都是针对提高电子显微镜的分辨率，比如努力发展新一代的单色器、球差校正器、发展高性能的场发射枪电子显微镜以及电子显微镜的小型化等；在生物电子显微学方面一是使用低温冷冻技术，使分子在含水的状态下，观测分子的结构，更加接近真实状态；其次可利用计算机三维像重构技术，博业体育直观的研究蛋白的三维结构图像。”二、我国电子显微镜产业化现状

　　、电子显微镜市场稳步增长纳米技术、材料科学、制药、生命科学、化学等领域的快速发展推动了电子显微镜市场近年来的稳步增长；虽然高分辨率的电子显微镜单台价格达两三千万元，但是相关单位仍然希望得到高分辨电子显微镜用于科学研究，比如：

　　FEITitan Krios冷冻透射电子显微镜一上市即被新加坡国立大学、清华大学和中科院生物物理研究所订购进行结构分子生物学方面的研究。所以，电子显微镜在科研和生产过程中的重要性不言而喻。

　　－4000台，其中扫描电子显微镜约2500台，其余的是透射电子显微镜；在材料学领域拥有量约3000台，生物医学领域拥有1000台左右，而且每年以大约超过100台的数量在增长，显然电子显微镜在材料科学和生命科学领域已经是不可或缺的工具。”张德添教授还提到，欧美很多国家的医院已经在使用电子显微镜作为诊断工具，患者不仅仅要求知道诊断结果，同时还要求电子显微镜测试结果，所以电镜将来的前景非常看好，我国目前已经建立了部分电子显微镜测试方法的国家标准，今后对于电镜的需求肯定会增加。2

　　12年科学技术发展远景规划》时提出了研制电子显微镜，黄兰友、郭可信、姚骏恩等老一辈科学家都参与了我国电子显微镜的研制。1958年，中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功了我国第一台透射电子显微镜，分辩率达2.5 nm；1975年中国科学院北京科学仪器厂（KYKY）成功制成了我国第一台DX-3型扫描电子显微镜，分辨率达10nm。我国对于电子显微镜的研制起步不算晚，也曾经取得了辉煌的成绩。在八十年代以前，我国的国产电子显微镜数量基本与进口电子显微镜数量相当，其原因之一是由于显微镜的需求量相对较小机械加工，每年约三四十台。进入九十年代，对于电子显微镜的需求大增，而且在市场的带动下电子显微镜技术的发展突飞猛进，尤其是在像差校正方面获得了重要的进展；加之生物技术的发展，促使更加先进的电子显微镜出现；同时国外电子显微镜大举进入中国市场，而我国电子显微镜的研发投入严重不足，这样的多重因素导致我们的电子显微镜产业和国外的差距越来越大。

　　张德添教授认为，“以我国目前的技术实力是完全能够制造出中低端电子显微镜的（包括透射电子显微镜和扫描电子显微镜），但是由于我国整个工业基础薄弱，制造出来的电子显微镜在稳定性和可靠性方面与进口电子显微镜相比还有不小差距，加上我国还没有形成一定的电子显微镜产业链，一台电子显微镜从头到脚都要靠一个厂家独自完成，这也是发展国产电子显微镜的瓶颈所在。”

　　、发展我国电镜产业需要做好打持久战的准备张德添教授认为，发展我国电镜需要依照我国国情，实事求是，从基础做起，不能好高骛远。

　　）加强基础学科的建设是长久之计十年树木，百年树人，所以人才的培养必须走在前面；而目前我国在“电子光学”方面的研究几乎处于停滞状态；例如，中国科学院北京科学仪器厂为了培养电子光学人才，只能把员工送到德国去学习。

　　张德添教授告诉笔者，现在需要逐步建立起我们自己科学仪器产业链，有很多东西是可以共享的，比如很多科学仪器都用到真空设备、电子电路、精加工等。没有仪器产业就谈不上仪器的研发。

　　）把发展我国科学仪器提高到国家战略层面张德添教授告诉我们，国家对于这样重大科研设备的研制需要多投入、持续不断的投入才能见效，不可能一次投入就希望造出一台合格的仪器来，即使是仪器生产出来了，后期还有很多应用的工作需要做。我国在“十一五”规划期间电镜研发方面的投入是

　　万，其实这个数目只相当于进口一台高档电镜的价格。我们国家“神州”系列飞船之所以能够取得这样的成功除了投入大之外，还有一个重要的因素就是经过了长时间的积累才有今天的这样的结果。（

　　）整机的研发以企业为主导整机的研发需交给企业来做，因为一方面企业具备机械加工的硬件设备，另一方面由于涉及到生存的问题博业体育，企业更加有动力和决心做出符合市场需求的产品来；借鉴国外经验，凡是涉及到实际的产品，必是有企业的参与。

　　）采购过程中应该优先采购国产仪器张德添教授曾多次参加并负责过大型仪器设备采购和招标活动，感受最深的就是国内单位在采购仪器时候的大手笔，对于采购仪器的指标求高、求全，实际上对于常规检测单位，仪器购买回来之后，很多功能都用不着，也没有能力开发，造成巨大的浪费；采购仪器的时候希望能够真正的听取专家组的意见、以符合实际需要为准。

　　·芬恩共同发明了“对生物大分子的质谱分析法”而获得2002年诺贝尔化学奖）所在的实验室参观过，结果令我十分震惊。田中耕一先生所在的实验室并不如我们想象的那么高级，也没有很多高级的仪器设备，完全是一个普通的实验室，却做出了如此娇人的成绩；给我们的启示就是我们是否真的每个实验室都需要配备那么高端的科研设备，我们目前购买的仪器设备是否得到了充分的利用？所以在采购过程中优先采购国产仪器，特别是对于这一条需要详细的规定，使其具有切实可行、具有可操作性的条款，而不是仅仅作为一个可有可无的规定。

　　仪器研发人才是复合型人才，需要对于多个学科都有很好的理解，并长期工作在第一线；所以仪器人才的培养和仪器研发本身的特点一样：投入大、周期长。发展自己的科学仪器产业，系统地培养人才必不可少；而我国近十来年培养出的仪器研发人才却非常有限。

　　张德添教授指出，在重视研究系列人才的同时，同样要重视工程系列的人才，对于仪器研发这样针对性博业体育平台、实用性都非常强的工作，工程系列人才的介入是非常必要的；不简单以文章作为工作的评价指标博业体育app，建立更加合理的人才评价制度；我们通过验收的项目很多，专利也不少，而由此导致的新产品却很少，这样的局面值得我们反思。另外，仪器整机的研发涉及到方方面面，需要既有很强的专业背景，又能够整合各方面资源的人才，我国目前急需这方面的人才。

　　张德添教授曾参与了我国“十一五”计划中关于电子显微镜项目的起草，针对我国的现实情况，和透射电子显微镜的研发难度，张教授提出优先发展中低档电子显微镜，夯实基础然后再发展中高档电子显微镜。

　　最后当被问道“‘十一五’即将结束，您对‘十二五’有什么期待”时，张德添教授表示，不论多么困难，我国的电镜产业一定要坚持做下去，像电子显微镜这样的大型仪器，既要有资金的支持，又要先进的管理措施，系统地整合各方面的资源才能够实现国产化。

　　作为认识微观世界的必备工具，电子显微镜的重要性已经无需赘述。我国的电子显微镜产业其实和其他科学仪器产业如质谱，光谱等相似，由于基础薄弱，目前还处于学习和模仿阶段，需要一点一点地攻克某个部件、某个技术；必须有一个积累过程。

　　我们的航天事业、汽车工业、飞机工业，不仅有三四十年的积累，并且还需要长时间持续不断地投入，才有今天这样的成绩；比起这些产业，我们科学仪器以往不论在重视程度，还是在产业化方面显然要弱一些，但是已经不能再等。

　　发展我们自己的科学仪器产业，尤其是像电镜这样的大型仪器设备，正如张德添教授所说，“需认清客观现实，循序渐进，以市场为驱动，系统地加强我国各个方面的能力，比如微加工、电子电路、真空系统、软件平台等；各方面的条件成熟了，生产出和跨国公司同样水平的科学仪器自然会是水到渠成。”

　　(包括透射电镜、扫描电镜、电子探针、能谱仪等)、生物医学工程及相关学科(如原子力扫描显微镜(AFM)、激光共聚焦扫描显微镜)等方面的研究工作；任教授级高级工程师。1991

　　-2000年期间，曾承担国家科技部关于“分析测试新技术新方法专题研究”，“生物样品电镜X射线微区分析技术方法的建立与研究”等基金课题。2001

　　1月，被国家科技部条件财务司、国家教育部科技司和国家质检总局科技司三部门聘任为“十一五”国家科技支撑计划科研条件领域相关项目、课题实施管理咨询专家。共获得军队科技进步奖、中国分析测试协会奖“CAIA

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