近日，美国专利商标局（USPTO）正式授予由中国科学院生物物理研究所持有的发明专利 US 12,723,984 B2。该专利保护的是生物成像中心团队自主研发的 ELI-TriScope 三束共焦精准减薄系统的核心技术——在冷冻聚焦离子束（cryo-FIB）加工样品的同时，以倒置荧光系统对目标结构进行荧光强度实时监测，实现电子束、光束、离子束"三束共焦"，为原位结构生物学研究装上了"透视导航"。
1. 专利档案 PATENT PROFILE
★ 美国发明专利（United States Patent）
专利号US 12,723,984 B2
专利名称 Real-time Fluorescence Monitoring System for Cryo-Focused Ion Beam Milling Device and Method
（冷冻聚焦离子束减薄实时荧光监测系统、装置及方法）
专利权人 中国科学院生物物理研究所 Institute of Biophysics, CAS
授权公告日2026 年 9 月 1 日
PCT 申请PCT/CN2022/087612
中国优先权2021 年 8 月 11 日
美国专利商标局颁发的发明专利证书
2. 研究背景 THE BOTTLENECK
冷冻电子断层成像（cryo-ET）能够在近生理状态的冷冻细胞中，直接观察生物大分子机器的原位高分辨率结构，是当下原位结构生物学的核心手段。然而，透射电镜的电子束只能穿透几十到几百纳米厚的样品，数微米厚的细胞必须先被减薄成约 200 纳米的冷冻含水切片（lamella）才能成像。冷冻聚焦离子束（cryo-FIB）用聚焦至数纳米的高能离子束"削"出平整薄片，是目前最主流的高质量制样技术。但难题随之而来：电镜只能看到样品表面，看不到藏在细胞内部、丰度往往很低的目标结构——随机减薄极易把目标"削丢"，实验成功率很低。如何让离子束"指哪打哪"，长期困扰着整个领域。
3. 我们的方案：三束共焦，实时导航 THE INNOVATION
生物成像中心技术团队将一套倒置荧光成像系统从真空腔底部嵌入双束扫描电镜，置于冷冻样品的正下方：激光激发样品中的荧光标记物，荧光信号经物镜、反射镜原路返回并成像；上方是斜置交汇的电子束与离子束系统。由此，电子束（E）、光束（L）、离子束（I）被精确聚焦到样品台的同一点。离子束加工全程无需停机、样品无需移动：荧光成像系统持续监测荧光图像与信号强度的实时变化，精准判断"哪里已被削掉、目标还在不在"，动态引导离子束的下一步加工位置，直至获得保留目标结构的 200 纳米薄片。
ELI-TriScope 系统
整套装置还集成了真空法兰密封光路、物镜/反射镜多维精密调节台、冷冻样品传输系统与角度调节机构等关键设计：冷冻样品可经预抽真空通道快速、无污染地送入腔内，并在电子束成像位与离子束加工位（与离子束呈 10°–20° 夹角）之间自动切换。真空室门可适配改造不同型号的双束扫描电镜，具有很强的通用性。
4. 技术优势 KEY ADVANTAGES
5. 从专利到成果：看见细胞里的"纳米机器" FROM PATENT TO DISCOVERY
依托该专利技术形成的 ELI-TriScope 系统（内置 cryo-STAR 同步监测光学系统），能够精确、高效地制备包含目标结构的冷冻含水切片。团队利用它开展了人源中心体结构研究，配合 cryo-ET 分析，发现了人源中心粒新的原位结构特征，并应用于细胞器互作位点等细胞超微结构研究。相关成果于 2023 年 1 月发表于国际权威方法学期刊 Nature Methods。
生物物理所生物成像中心 ELI-TriScope 光电关联成像系统现已面向国内外科研工作者开放技术共享服务。
该设备入选 2024 年度《中国科学院自主研制科学仪器》产品名录。现由国科科仪（北京）高端科学仪器技术创新研究院有限公司推动完成该成果工程化开发和产业化工作，2025 年产品样机落户南方科技大学开展试用。
附录：ELI-TriScope 光电关联系统相关论文
1. 2'3'-cGAMP-induced membrane shearing promotes broad antiphage immunity. Cell, 2026
2. Rising Stars: From the Development of Cryo-Electron Tomography to In Situ Structural Biology Research. J Mol Biol, 2026
3. Oncogenic RAS Induces a Distinctive Form of Non-Canonical Autophagy Mediated by the P38-ULK1-PI4KB Axis. Cell Res, 2025
4. HOPE-SIM, a cryo-structured illumination fluorescence microscopy system for accurately targeted cryo-electron tomography. Commun Biol, 2023
免责声明：本站转载自媒体的资讯，版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们删除。我们对文中观点持中立态度，仅供参考、交流，不构成投资建议。若转载或下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"。
