国产厂商已实现SIM超分辨显微镜原创技术的引领——​访北京大学席鹏教授

在高端科学仪器领域，国产品牌鲜有能用“引领”二字来描述的。而在许多科学家和工程师的不懈努力之下，SIM超分辨显微镜成为例外。近五年，国内创新企业和传统光学企业纷纷推出超分辨显微镜，其中以结构光照明（SIM）技术路线最具代表性，这些国产SIM超分辨显微镜陆续进入大型科研平台并得到用户的充分认可。

北京大学席鹏教授是推动这一领域快速发展的科学家之一，他的多项成果也已完成产业化并得到了市场的良好反馈，他的另外一个身份是艾锐科技首席科学家。 仪器信息网也特别采访了席鹏教授，听他述说其光学显微镜研发之路以及对当前高端光学显微镜技术和市场发展的看法。

北京大学席鹏教授

仪器信息网：您是如何走上光学显微镜研发这条道路的？为何选择超分辨显微成像技术为主要研究方向？

席鹏：我的专业背景是光学工程，从本科到博士，我一直都在从事光学工程相关的研究，后来在博士后期间以及在工作以后，我分别跟从普渡大学、密西根州立大学和马普研究所三位导师，包括J. Paul Robinson 教授、 Marcos Dantus 教授，还有诺奖得主德国马普生物物理化学研究所Stefan Hell教授，他们既是学术大咖，也都有自己的产业化公司。

我自己在做学术的时候，发现很多技术在迭代行成一篇好的文章后，往往随着学生的毕业就流失了。而我的实验室在开发了这些技术以后，有很多合作者找到我们，希望进一步产生应用上的合作，可是由于实验室有限的接待能力，使得我们不能够去服务于广大的用户。因此，在2020年，我们决定将其中一些技术，特别是超分辨技术进行产业化，并注册了北京艾锐精仪科技有限公司来承接这个任务。

仪器信息网：请您介绍您团队的主要研究工作和成果。对比市场上其他同类技术，您所研究的技术及其转化的产品有何特点和优势？

席鹏：我们从2016年开始了STORM偏振超分辨技术的研究，2019年发表了Polar-SIM技术的文章。基于我自己光学工程的背景，我们会从硬件的源头进行创新，比如偏振STORM技术，它的核心是利用旋转的偏振实现对于超分辨结构的解析以及偶极子的判定，我们进一步结合了菲斯特算法，实现了50个纳米的高时空分辨率的超分辨。后来我们又结合结构光在偏振上的特性实现了偏振结构光超分辨显微成像技术。总体来说，我们实验室擅长将光学的硬件和软件进行结合，使得我们的技术能够始终保持在一个非常强的技术驱动的前沿，从而满足用户的多方面的需求。

仪器信息网：您所研发的技术产业化目前进展如何？

席鹏：我们公司注册于2020年，感谢公司全体同仁的努力付出，经过三年技术的不断迭代，我们公司有了4款产品，其中2款是显微类产品，包括 Polar-SIM高保真偏振超分辨显微系统以及Nova-SD转盘共聚焦显微成像系统。同时我们还开发了一些周边产品，分别是活细胞显微镜工作站和成像分离器。

随着我们对产品的不断开发和迭代，我发现自己在做教授的时更多是在进行原理性验证和实现性能的突破，最后去发表文章。而在做产品的道路上，则要从原料的可靠性、产品的可靠性、产品UI设计的用户友好度、产品外观是否美观、电磁兼容性等各个方面不断努力去进行产品标准化的设定。当做了这些过去作为教授没有做过的工作后，我发现我们可以更好的响应用户的需求，从而能够解决更多以前从来没有想过的问题。

仪器信息网：您所研究的技术及产品主要应用领域有哪些？SIM超分辨显微技术的市场需求呈现怎样的特点和趋势？

席鹏：我们公司现在有4款产品，其中Polar-SIM超分辨显微镜是更适合于活细胞和固定细胞的超高时空分辨率成像的技术，且由于SIM超分辨显微镜需要将结构光的条纹对样品进行调制，所以它也更适合薄样品成像；我们还开发了兼容后样品的转盘共聚焦成像系统；在做活细胞成像时，我们需要对活细胞进行长时程的培养，所以我们开发了基于显微镜的活细胞培养工作站；为了进一步结合多色成像，能够看到多种细胞器的相互作用，我们开发了成像分离器。

从活细胞成像来看，由于SIM超分辨显微技术能够实现活细胞中细胞器的精准观察和相互作用的研究，因此它在基础生命医学、新药研发和疾病的相互作用等方面都可以得到相应的应用。

仪器信息网：近几年市场上商业化SIM超分辨显微镜越来越多，您认为应该如何进行差异化竞争？

席鹏：实际上这个领域并不是厂商越来越多，而是呈现此消彼长的状态。最早SIM超分辨显微由国际巨头GE、尼康、蔡司这三家作为主要引领的品牌。后来随着中国厂商和技术的崛起，艾锐科技、超视计、纳析光电等公司都推出了自己的SIM超分辨显微镜产品。在2021~2022年，GE公司决定退出全球SIM超分辨显微镜市场；2023年，尼康公司决定退出全球SIM超分辨显微镜市场。所以，整体来看，现在是中国公司在进行非常强的原创性技术的引领。

讲到竞争，从用户的角度这不是坏事，只要竞争公平有序，那么适度的竞争能够在为用户提供多种多样的性能提升和服务提升方面带来一定的好处。从另外的一个方面，我们厂商也会致力于去开发更多适用于不同用户的具有差异化的产品，来满足用户多样性的需求。此外，在这样的竞争过程中，会让我们自己的产品性能和质量得以提升，从而进一步走出国门，实现对海外市场的覆盖。

随着国内市场的崛起，大家可以看到国内竞争已经达到趋于饱和的状态，而海外市场则形成真空，只有蔡司一家品牌，而海外的市场又远远大于国内的市场容量。因此通过在国内的充分竞争后，我相信中国的高水平超分辨企业将会走出一条属于自己的出海之路，就像小米、华为、TCL这样品牌一样，形成高性能、高质量、“皮实”的仪器系统，使得海内外的用户都能够得到这样一个科技的普惠。

仪器信息网：您如何评价目前国内高端光学显微镜自主研发和国产化现状，与国外技术相比处于什么水平？

席鹏：虽然在结构光照明超分辨显微成像上我们做到了一定程度的突破，但在整体高端显微成像仪器上，我们是不可以掉以轻心的，因为国外的仪器厂家如蔡司、徕卡、尼康、奥林巴斯都有百年以上的悠久积累和沉淀，他们的品牌、所积累的技术优势以及一代代产品的迭代形成的专利和用户信赖度成为了牢靠的“护城河”。我们要想突破，一定要做好相应的准备，从源头做起，让我们的显微镜技术能够从下至上逐步去实现全球化，达到国际化的竞争水平。

如果说在超分辨显微成像上我们已经走出了一条道路，我认为主要归功于我们在技术上的降维打击，即通过高校、科研院所在技术上的原创性迭代，实现了本领域的产品对国际大企业的技术优势的突破，完成了更优质、价格也更低的替代。将该模式进行推广时，一方面我们要通过国产替代来逐步提升民族显微镜的提升；另外一方面我们则应当融入国际化大潮中，与全球优秀供应商共同成长，共同合作，来实现自有品牌的国际化。

仪器信息网：谈谈对国产生命科学仪器未来的展望。

席鹏：这个问题我想引用一句话——“革命尚未成功，同志仍需努力”。国产生命科学仪器或科研仪器，虽然只占到国民生产总值不足4%的份额，但其影响力却可以触达60%以上的工业生产总值。所以科学仪器发展对中国来说任重而道远。

当我们去数“985” 、“211”高校数量时会发现大概只有160多家的规模，也就是说，国内高质量高校总量并不多，国外其实有大量的高校科研院所和非常巨大的市场在呼唤着我们这些优质的国产仪器走出国门。在这里我也特别要感谢所有愿意尝试国产仪器创新和研制的老师们——你们成为“第一个吃螃蟹的人”这样的行动让国产仪器能够不断自我提升，走到海外，实现出海政策的重要推进。因此在我看来，对于未来科学仪器行业，国内市场的优势就是人口基数大，如果我们能像小米、TCL这些家电品牌，利用人口红利实现科学仪器的颠覆式创新的话，那么在国内市场就会有相当大的成长；放眼国际，则是一个高端海量的市场规模。因此，我们可以实行两步走的策略。

仪器信息网：今年是仪器信息网成立25周年，请您谈谈对仪器信息网未来有哪些建议或者期待？

首先非常感谢仪器信息网在这25年里对国产仪器的支持与陪伴，有一句话叫做“春江水暖鸭先知”，仪器信息网的编辑们一定能够通过这25年来的相知相伴，感受到国产仪器不断成长、不断崛起的力量。在这里特别祝贺仪器信息网25岁生日快乐，也期待未来仪器信息网和国产好仪器能够共同成长，不断进步。

席鹏教授采访视频