这款新型显微镜能帮助科学家研究细胞死亡、追踪纳米颗粒并估算折射率，同时保持活体样本的健康状态。

　　东京大学研究人员研发出一种显微镜，其信号捕捉强度范围达到传统设备的14倍。该设备无需使用染色剂即可同时记录前向与背向散射光，对活细胞作用温和，支持长期观测。研究团队认为该设备在制药和生物技术测试领域潜力巨大。

　　填补微观与纳米级观测鸿沟

　　几个世纪以来显微技术长足发展，但现代工具仍面临取舍困境。定量相位显微镜利用前向散射光检测约100纳米以上的特征，研究人员依赖其观测细胞结构，但对更小目标却无能为力；干涉散射显微镜通过解读背向散射光追踪单个蛋白质，却无法提供完整的细胞全景。

　　“我希望能通过非侵入方式理解活细胞内的动态过程，”堀浩树表示。这一目标推动团队将两种技术整合至同一系统。堀浩树与同事户田圭一郎、中村拓马、出口拓鲁希望突破尺寸限制，在同一画面中捕捉微观与纳米级运动。

　　他们建造的显微镜可同步测量双向光线，通过观测程序性细胞死亡进行测试。团队录制了同时编码双通道信息的图像，该设置使研究人员能在保持细胞健康的前提下进行多尺度研究。户田圭一郎解释：“最大挑战在于如何从单幅图像中清晰分离两种信号，同时保持低噪声并避免信号混淆。”通过优化光学系统与分析方案，团队最终实现了信号的有效分离。

　　跨尺度运动捕捉

　　该设备成功同步探测大尺寸细胞结构与微小粒子的运动，并通过对比前向与背向散射帮助团队估算粒子尺寸与折射率。折射率可揭示光线穿过粒子时的偏折程度，这项测量为判断粒子成分或状态提供线索。

　　团队发现这种一体化方案优势显著：既减少对多重成像工具的依赖，又缩短常常拖慢研究进度的分析流程。无标记特性使该方法更适用于长期研究，避免了染色剂对细胞行为的干扰。

　　户田圭一郎展望广阔前景：“我们计划研究更小粒子，包括各类样本中的外泌体与病毒。”团队还希望绘制细胞走向死亡的路径图，通过控制细胞条件并辅以其他技术验证发现。

　　研究人员相信该方法可助力药物开发与细胞质量检测。长期无标记成像能监测细胞对治疗的反应，还能探测其他工具易忽略的细微结构变化。随着各实验室寻求在不损伤样本的前提下联通微观与纳米观测，该团队正持续优化系统并期待其更广泛的应用。

　　这项研究已发表于《自然·通讯》期刊。