5月9日，浙江大学冷冻电镜中心成立。

　　冷冻电镜是一种观察细胞的电子显微镜。从全世界冷冻电镜的发展形势看，浙大是要疯狂追赶的架势——

　　学校批下来申报经费的两倍——6000万元，给生物和医学科研打造了一整套配套完善的世界最先进的冷冻电镜及相关设备；同时，从全世界冷冻电镜发展走在最前沿的机构，挖回来一位顶尖华人科学家，担任主任，还聚合了冷冻电镜领域的众多高手出谋划策，组成富有活力的研究团队。

　　为什么要狠狠发展冷冻电镜，它和人类未来的生命 科学发展有什么联系？钱报记者专访了浙江大学冷冻电镜中心主任张兴，谈谈这个显微镜的原理和它背后的故事。

　　为什么要冷冻？

　　为了看活的细胞

　　在冷冻电子显微镜出现以前，科学家用常温电子显微镜工作。

　　在常温电子显微镜下观察的样品，必须制备到真空环境中。如果是用来观察没有生命的物质，这很好用。

　　但是，如果用于观察细胞这样的活体物质，会有一个问题：细胞样品必须把里头的水分蒸发掉，才能达到真空状态，这样细胞就死了。死掉的细胞，成分会发生变化，形状也会改变。

　　冷冻电子显微镜，比传统电镜多了“冷冻”两个字，是为了保存住细胞的活性状态。

　　冷冻，是地球上延续生命的有效方法之一。

　　《星际穿越》、《三体》等科幻作品中，都出现了冷冻休眠技术——在极短的时间内，将人体冷冻到零下196摄氏度，让细胞停止活动，有可能无限延长人类的生命周期。

　　现实中，邓文迪在2001年和2003年分别生下两个女儿，精子来源就是默多克多年前冷冻的精子。

　　冷冻电镜的观察样品，经过冷冻固定处理，能够观察到接近自然活性状态的细胞和生物大分子。

　　怎么冷冻？打开冰箱冰进去，到时间了，再拿出来？那大概就是一块变味的冻肉，或者一罐要爆炸的可乐。

　　冷冻电镜的配套设备，能够高速将样品在液氮中进行冷却。这种冷却在数毫秒之内就能完成，样品在一瞬间被冷冻定格。这种方法下制得的冰不是晶体，而是无定形态，在电镜下是透明的。冷冻样品最大程度保持了天然状态。

　　6000万花在哪里？

　　最贵的显微镜和顶尖人才

　　在昨天的成立仪式上，结构生物学家、清华大学副校长施一公致辞，他很客观地谈到了全国、全世界的现实情况——

　　“浙大建立中心是及时的，但不超前了，甚至落后一拍了。在国内，差不多已经是第十台冷冻电镜；在国际上，大约是第四五十台。”

　　冷冻电镜的发展，走得太快。浙大是诚心要后来居上。

　　2013年，最初起草文件申请购买冷冻电镜设备的，是浙大农业与生物技术学院的洪健教授、浙大医学院院长段树民院士、材料科学与工程学院的张泽院士。他们的预算费用是3000万元人民币。

　　后来经过设备处调研，学校批下来的费用翻了一番——给6000万建中心。

　　浙大副校长罗建红说：“在冷冻电镜中心的论证通过之后，浙大除了有钱，别的什么都没有。”

　　施一公在仪式上，敬佩浙大的“壕”——“这关系到生命科学各个领域的发展。”

　　这6000万花在哪里？浙大配备了三台冷冻电镜和三台扫描电镜，还请回来一批顶尖人才。

　　浙大冷冻电镜中心主任张兴，来自全世界冷冻电镜发展最前沿的实验室、加州大学洛杉矶分校的纳米系统学院电子成像中心。在他犹豫要不要来浙大时，浙大的教授们颇有战略性地先对他的夫人进行了“攻关”——请夫妇来浙大玩一玩，这么高端的实验室，这么美的杭州，把人留住了。

　　再说回贵的仪器。

　　其中最尖端的是一台300KV（千伏）的冷冻透射电子显微镜，价值3000多万元人民币。

　　钱报记者昨天在浙大看到这台设备。这台用于显示极其微小结构的设备，自身却巨大无比。

　　世界上许多实验室为容纳这样的冷冻电镜，要挖开天花板，又掘开地面，好让它们呆得舒服一点。这一次，浙大给它量身定做了一间屋子。

　　这家伙为什么身价这么高？它的优势是：

　　1、加速高压电。电子能够穿透厚样品，正是因为加速电压高，导致显微镜巨大。

　　2、极高分辨率。能够看清比纳米还小一个级别的单位结构。

　　3、样品台平稳。按一位业内博士的说法，常规电子显微镜每照一张照片之前，需要10分钟稳定样品，而这台冷冻电镜大概只要20秒，效率相差30倍。

　　所以这间看上去简洁的实验室，做了特殊的抗震和防电磁干扰的防护处理。将来附近的地铁，以及其他的因素，都不能干扰它准确工作。

　　为了保证这个“金刚钻”用在点子上，中心另外配备了200千伏和120千伏的两台冷冻电镜，用于筛选样品——品质不好的东西，就不要拿到300千伏的电镜下，消耗时间和能量了。要知道，这个大家伙每年的维修费用就要200万元。

　　电镜技术有多牛？

　　将影响生命科学的每个角落

　　这几年冷冻电镜发展迅速，非常关键的原因在于显微镜底部的电子探测器。因为这个探测器，以前看不分明的蛋白质也都能看得清清楚楚了，还能清晰地拍下来。

　　显微镜的一项重要工作就是拍摄样品照片，它的拍摄精度，达到了前所未有的高度。

　　当电子束哔哔穿过样品时，无定形冰会变软、变形，像水一样流动。虽然这种流动非常缓慢，但还是会导致样品移动，而且在电子显微镜万倍的放大效果下，会对数据的质量产生很大的影响。而这时进行拍摄，就相当于你用相机拍摄快速运动的物体，快门曝光时间一长，照片就糊了。

　　不过，冷冻电镜有了高效探测器，就能够把1次曝光分解成30多次，相当于拍电影一秒拍几十帧，再合成一张照片。

　　这种技术有多疯狂？

　　2013年，加州大学旧金山分校的程亦凡教授和合作者第一个用单颗粒冷冻电镜方法，将膜蛋白结构解到了近原子分辨率的水平。迄今为止，程亦凡已在生命医学顶尖期刊上发表论文及综述文章达100多篇，近20篇在Nature、Cell、Science这样级别上的杂志发表。

　　在技术的支持下，科学家能够看到更加准确、清晰的生命活动，这对科学发展是极其震撼的。比如，人们能够通过这种显微镜，看清楚病毒的结构，就能分析它是如何传染的。那就可以针对性地设计药物靶点，准确制造出抗病毒感染的药物。

　　科学家认为，冷冻电镜技术是可以和基因测序、质谱技术相提并论的第三项伟大的技术。它将影响结构生物学、细胞生物学等生物科学，以及神经科学、发育、遗传等医学相关科学、农业科学等多个学科的发展。