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比芯片更可悲的行业,被美日全垄断,中国企业连山寨版都造不出?

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  我国不仅在光刻机、蒸镀机等顶级的生产设备上落后于世界先进水平,在世界顶级的科研仪器上也有极大的空白,只有顶级仪器才能更简单地解决顶级科学难题。

  在最新公布的世界TOP20的科研仪器研发机构中,日本与美国占去大半,我国则没有一家企业上榜,其中冷冻电镜就是其中一个我们难以复制的仪器。


  冷冻电镜是什么?2017年的诺贝尔化学奖颁发给了冷冻电镜

  2017年10月4日,瑞典皇家科学院将当期的诺贝尔化学奖颁给发明冷冻电镜的三位学者,肯定他们在冷冻显微术领域的贡献,他们分别是:瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授雅克·迪波什(Jacques Dubochet);

  另外两位是:哥伦比亚大学教授约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)以及苏格兰分子生物学家和生物物理学家理查德·亨德森(Richard Henderson),那么冷冻电镜到底是什么呢?凭什么可以拿到诺贝尔化学奖。


  冷冻电镜本质上也是一台显微镜,在常人的认知中,显微镜通常分为两类,一类是光学显微镜,一类是电子显微镜(电子显微镜就是电镜),在这个分类下,电子显微镜中出现了一个新物种冷冻电镜。

  冷冻电镜是一种比光学显微镜和普通电子显微镜更加精密的科学仪器,除了能观察到更微小的细胞结构外,还能冷冻细胞结构,极大地提高了科研工作人员的获取细胞数据的效率。


  冷冻电镜与光学显微镜,以及电子显微镜的差别

  初中、高中我们生物课上使用的的需要对着光的显微镜就是光学显微镜,光学显微镜只能简单看到每个不同的细胞,却无法真正探查到细胞细小处的组织机构,到了分子这个层次光学显微镜就没用了。

  为什么没用,因为光子的波长大概在500纳米左右,而细胞中的蛋白质分子在1-100nm之间,这就好比拿着一根电线去穿针引线,或者说是用筷子去清理牙缝,显然是行不通的,于是出现了电子显微镜。


  电子显微镜研发出来以后,科学家们对于细胞的认识有了质的飞跃,许多震惊世界的科学论文报告都是在电子显微镜的辅助下完成的,但是电子显微镜把精度提了上去,可是细胞是活的,会一直乱动。

  这就使得许多科研工作者无法进行一个紧凑有序,数据可靠的观察,因为下一次来观察的时候,蛋白质分子,不知道又跑到了哪儿去,于是大家又谋生了一种想法,要是能将这些分子也冻住呢?


  冷冻电镜应运而生,推进了生命科学等多个领域史诗级突破

  有人说,我如果要是强行用电子显微镜观察,不用冷冻电镜,会怎么样,这里有两个问题需要面对,第一个就是一旦这些蛋白质分子接触到电子后,有不低的概率会被电子电坏甚至电死;

  第二个就是电子只有在真空中才能稳定地排列,辅助观察,而蛋白质分子是泡在溶液当中的,真空下观察的话,这些溶液会受到气压差,流向电子显微镜,将电子显微镜变脏、变花,根本就不好观察。


  也有人说外部冻住细胞不就可以了吗?可是里面的蛋白质分子依旧有极大的活性,如果全冻住了,细胞就死了,也就没有观察的意义了,因此科学家们需要在真空环境下将蛋白质分子固定住。

  这样电子显微镜就能正常去观测这些蛋白质分子的组织结构,以及这些结构和细胞以及生物本身存在的不可分割的联系,从而推动生命科学领域在内的诸多领域实现了许多史诗级的突破。


  遗憾的是,几年过去了,冷冻电镜对于我们来讲依旧是一个极大的空白,山寨是不可能的,制造它出来,不仅仅是显微镜技术和冷冻技术那么简单。

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