去年10月,物理學家Ralf Wolleschensky、Thomas Kalkbrenner和 Jörg Siebenmorgen 博士因為開發蔡司晶格層光顯微鏡(Lattice Lightsheet 7),獲得2022「德國未來獎」成為當年度科學領域最傑出得主,表揚他們為活體細胞生物研究邁出跨時代的貢獻。而很多人不知道,該項技術關鍵正是來自於台灣的陳壁彰博士於美國進修期間開發(現為中央研究院副研究員)。
顯微鏡的發明,讓人類看見一沙一世界的微觀事物,幫助科學家了解生命與疾病的關聯。但多數相關觀測技術,都有相當的侷限性,例如高解析度影像往往需要在真空環境或是極薄的樣本切片條件下才能達成,而活體細胞的超解析影像紀錄更是另一門艱難的學問,當細胞離開體內後,受限於環境條件限制因素,並不利於長期觀察。
直到 2014 年陳壁彰,與指導教授諾貝爾化學獎得主貝吉格(Eric Betzig)合作,於美國實驗室研發出「晶格層光顯微技術」,才有了進一步的突破,不僅成功提升影像掃描速度和視野範圍,也能透過 3D 立體呈像觀察活體細胞,並且降低對生物細胞的光損害,大大改革了活體細胞光學顯微技術的瓶頸。
勇敢挑戰極限,化不可能為可能
回顧實驗過程中最難之處,除了連續兩三年沒日沒夜的專注研究,陳壁彰表示最困難的環節就是處理鏡頭。「我們花了許多的時間調整,因為必須讓顯微鏡的層光能快速掃描樣本,且每一次都必須固定好鏡頭並維持住焦距,很不容易。」
為了讓影像呈現更清晰,他與團隊開發出「空間光調變器」(Spatial Light Modulator, SLM),將原本層光顯微鏡聚焦樣本的一條光束,透過「晶格層光顯微技術」產生數百條層光,能快速掃描標本樣品,讓觀測結果有更良好的時間解析度。
而蔡司便以該技術為基礎,從實驗原型示範到市場應用,經過 8 年時間不斷改良創新,終於在去年推出產品「Lattice Lightsheet 7 」克服高技術門檻,大幅改善顯微鏡操作作業流程,同時更能應用在各個領域,像是疾病診斷、藥物篩檢與精準醫療上都能提供有力的協助。
第一次看見蔡司Lattice Lightsheet 7 成品的陳壁彰難掩興奮,他表示,自己研究室裡的原型機,大約有三米乘四米之大,現在經過蔡司團隊研發,縮小成一個印表機的大小,可見花了多少時間與心力打造,讓這樣的技術更能普及化,即使沒有深入瞭解其背後的物理知識,生物學家也可以輕易上手使用,相信未來對生物領域的研究會有很大進步。
蔡司顯微鏡事業群總監蔡慧也表示:「『Seeing Beyond』是蔡司的品牌精神,尤其蔡司177年前以顯微鏡起家,一直以來我們最重要的目的就是將最先進的顯微鏡技術介紹給所有的科學研究工作者,無論是生物、醫療、材料或是半導體等領域,都可以不斷地追求擴大科學的視野。」他強調,蔡司擁有177年研發經驗與技術實力,透過卓越的工匠精神,不斷將科學理論化為符合市場需求的技術創新,而這也是蔡司始終以其解決方案引領光學世界,促進技術進步的原因。
以人為導向的企業文化,才能不斷進步求變
這幾年,蔡司不斷將最新的光學技術引進到亞洲與台灣,而蔡司Lattice Lightsheet 7 在獲得德國未來獎之後,也接著到亞洲各地進行「創意巡迴」,今年八月,曾在陽明交通大學儀器資源中心進行展示,將成果介紹台灣各界。
對此蔡司台灣總經理章平達表示,投入研發高科技的產品是蔡司的使命,也希望將最新的技術介紹給各領域的科學研究者,透過不斷的對話、交流,成為蔡司保持創新的動力。
看準台灣市場與技術的潛力,德國蔡司集團於 2018 年起直營深耕台灣市場,除了引進更精密與精準的光學技術加碼投資台灣市場之外,事業體更涵蓋視力保健與光學消費品、醫療技術、顯微鏡解決方案、工業量測解決方案與半導體解決方案,期待助攻台灣電子、醫療、半導體等產業的發展。
蔡司台灣總經理章平達強調:「『Innovation 』是深入企業文化的DNA。蔡司177年來持續創新,引領光學產業的標竿,形塑未來市場,以實踐企業永續發展的願景。
近年來深耕企業社會責任在地化,長期公益贊助「看見・齊柏林基金會」以持續紀錄台灣的美好;今年9月展開全台蔡司光廊#光的循環分享計畫,號召民眾捐贈閒置鏡片將之用於公益義診活動與學校教學利用,喚起大眾對視力保健的重視,蔡司領航攜手各領域的光學專業,共同守護全民的健康好視力。」不斷用「微觀」改變世界,作為全球領先的顯微鏡供應商,蔡司未來也將串連光學顯微鏡、X 光顯微鏡和電子顯微鏡等各種顯微鏡的技術,為科學界、醫療界提供更全面的解決方案。