传统光学显微镜受限於「绕射极限」，难以窥探奈米尺度的微观世界，而电子显微镜又无法观察活体样品。一项由中央研究院应用科学研究中心陈壁彰研究员团队主导的突破性技术，成功将光学显微镜的解析度推向奈米级别，为神经科学研究开启崭新篇章。

左起)中研院细胞与个体生物学研究所林子阳博士,国科会自然处赖明治处长,中研院应用科学研究中心陈壁彰研究员

这项名为「聚丙烯酸钾膨胀层光奈米显微术（KA-ExM）」的技术，近期荣登国际顶尖期刊《自然通讯》（Nature Communications）。在国科会优秀年轻学者研究计画的支持下，陈壁彰团队巧妙结合「样品空间放大」与「贝索层光显微镜」两大创新方法，让科学家得以利用光学显微镜对果蝇全脑进行三维成像，解析度高达约 10 奈米。

KA-ExM 技术的核心创新来自於一个聪明的化学策略：「先把样品放大再进行观察」。研究团队运用 聚丙烯酸钾（KA）这种高吸水性聚合物来制作凝胶。如同婴儿尿布中的吸水材料，当生物样品被固定在这种凝胶中并加入水後，凝胶会大量吸水并均匀膨胀，使得样品体积最多可膨胀约 64,000 倍，将原本难以分辨的奈米结构「膨胀放大」，使其在光学显微镜下变得清晰可见。举例来说，一个原始大小约 0.5 毫米的果蝇脑，经过膨胀处理後可达 1 至 2 公分，使得观察整个神经网络成为可能。

在样品放大之後，研究团队进一步搭配了 「贝索层光显微镜」 进行成像。这项技术运用特殊的「贝索光束」，能产生极薄且均匀的光片，使得科学家能够深入厚重的生物组织，进行快速且极低光漂白性的三维成像扫描。

透过这两项技术的结合，科学家不仅能清晰地观察整个果蝇脑的结构，更能辨识出神经细胞之间极微小的突触。这包括了作为资讯传递「电缆」的突触支架蛋白，以及如同「开关??座」般调节资讯传递的突触囊泡。这些微观结构对於理解记忆、学习以及神经疾病的机制，都具有关键意义。

KA-ExM技术的突破性在於其兼具高解析能力与大尺度影像覆盖范围。这就像拥有一台兼具广角与微距镜头的超级相机，既能拍下整楝 101 大楼的全景，又能放大看清楚建筑物内蚂蚁窝的细节。

陈壁彰研究员团队的这项技术，未来不仅限於果蝇脑，更具备拓展至其他生物样品（如小鼠脑或人类组织）的巨大潜力。其高解析度与三维成像能力，将让科学家以前所未有的细节与立体视角观察生物结构，可??推动基础与应用科学的持续突破，为神经科学、医学研究等领域带来深远影响。