傳承不泥古-創(chuàng)新不離宗-論證以求真之傳統(tǒng)中藥顯微鑒別
——上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院崔亞君教授團(tuán)隊

上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院崔亞君教授團(tuán)隊長期從事中藥鑒別及質(zhì)量控制方面的研究，特別是近些年稍有弱化的中藥傳統(tǒng)鑒別的顯微鑒別的傳承、發(fā)展與創(chuàng)新的研究。國際上首次將實時景深擴(kuò)展技術(shù)、大圖影像拼接技術(shù)與偏振光顯微觀察技術(shù)綜合應(yīng)用在中藥顯微鑒定，解決了傳統(tǒng)顯微制片觀察方法及拍攝成像技術(shù)存在的圖像虛化、影像信息碎片化等問題，創(chuàng)建了在偏振光下觀察植物組織構(gòu)造新的方法，相關(guān)研究得到業(yè)界好評，為中藥生藥學(xué)研究、藥品檢驗和基層單位快速鑒定提供了新的技術(shù)和方法。

團(tuán)隊帶頭人崔亞君教授先后主持科學(xué)技術(shù)部課題1項、國家級課題子課題3項、校課程建設(shè)課題7項；發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，擁有專利2項（受理）；主編《藥學(xué)綜合實驗》課程特色教材1部，副主編國家統(tǒng)編教材16部（圖1）；發(fā)表教學(xué)論文2篇；創(chuàng)建的《藥學(xué)綜合實驗》課程教學(xué)團(tuán)隊先后獲得校級優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊一等獎（首屆）、校級精品課程、國家級教學(xué)改革大賽特等獎等。近十年來與食品藥品檢驗單位、中科院系統(tǒng)科研單位、部分企業(yè)單位合作，共同研究現(xiàn)代中藥顯微檢驗技術(shù)在中藥科研和快檢中的應(yīng)用。長期服務(wù)于社會，應(yīng)邀在不同規(guī)格的國內(nèi)外學(xué)術(shù)會議及企事業(yè)單位培訓(xùn)做中藥顯微鑒定的傳承、發(fā)展與創(chuàng)新相關(guān)的主題報告近20余場，培訓(xùn)顯微鑒別人員3000余人，力推現(xiàn)代中藥顯微鑒別技術(shù)在中藥真?zhèn)蝺?yōu)劣鑒別中的應(yīng)用及發(fā)展。

圖1 主編-副主編國家統(tǒng)編教材及社會培訓(xùn)講義

一、學(xué)術(shù)研究概況

中藥鑒定學(xué)是鑒定和研究中藥的品種和質(zhì)量，制定中藥標(biāo)準(zhǔn)，尋找和擴(kuò)大新藥源的應(yīng)用學(xué)科。它是在繼承中醫(yī)藥學(xué)遺產(chǎn)和傳統(tǒng)鑒別經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)的理論知識和技術(shù)方法，研究和探討中藥的來源、性狀、顯微特征、理化鑒別、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及尋找新藥源的理論和實踐問題。簡而言之，是一門對中藥進(jìn)行“保質(zhì)尋新，整理提高”的學(xué)科。中藥顯微鑒別是指利用顯微鏡對藥材（飲片）及成方制劑組成藥物的組織、細(xì)胞或細(xì)胞后含物等特征進(jìn)行鑒別，以確定其真?zhèn)危乐怪兴幉膿诫s或假冒，以保證中藥品質(zhì)的一種方法。相比于傳統(tǒng)經(jīng)驗鑒別和理化鑒別方法等，具有直觀、簡便、快速、易行、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)，適用于性狀鑒別不易識別、形狀相似、多來源的和粉末狀中藥以及用粉末中藥為原料的中藥成方制劑的鑒定，是《中國藥典》必須檢驗的項目之一。近些年，該領(lǐng)域研究人員短缺，與日新月異的中藥學(xué)其他方向的研究相比進(jìn)步略緩。集產(chǎn)學(xué)研于一身的崔亞君教授在思考，該怎樣為我們專業(yè)的學(xué)生、檢驗人員和研究人員提供真實清晰的完整圖像？提高藥品檢驗人員快檢效率？為此崔亞君教授收集了教學(xué)、科研和檢驗中遇到的問題，拜訪了多個顯微鏡光學(xué)專家，開始了現(xiàn)代數(shù)碼成像技術(shù)在中藥顯微鑒別適用性的系統(tǒng)研究，在傳承、發(fā)展與創(chuàng)新研究中，力爭做到我國著名的藥學(xué)家劉昌孝院士在多種場合反復(fù)強(qiáng)調(diào)的“傳承不泥古-創(chuàng)新不離宗-論證以求真”。

二、創(chuàng)新集成先進(jìn)顯微影像觀察成像技術(shù)構(gòu)建中藥顯微鑒別新體系與平臺

崔亞君教授帶領(lǐng)團(tuán)隊在傳統(tǒng)中藥顯微鑒定研究方法的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)實時景深擴(kuò)展技術(shù)、大圖影像拼接技術(shù)、植物組織構(gòu)造偏振光顯微觀察技術(shù)及偏振光顯微鏡與λ波長補(bǔ)償器聯(lián)用觀察法在中藥顯微鑒定中的綜合應(yīng)用，提高了中藥顯微鑒定的檢驗效率，為顯微鑒別技術(shù)在中藥鑒定領(lǐng)域中的研究應(yīng)用提供先進(jìn)的方法指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1.實時景深擴(kuò)展成像及大圖影像拼接技術(shù)

采用實時景深擴(kuò)展成像技術(shù)，通過連續(xù)對焦移動，根據(jù)植物組織厚度及特性控制并優(yōu)化焦點(diǎn)位移值及合成步數(shù)等參數(shù)，進(jìn)行多焦點(diǎn)堆疊，以獲取完整的全聚焦清晰立體影像圖，解決了傳統(tǒng)顯微拍攝多為直接單次拍攝，對于顯微組織切片不平及大型組織聚焦點(diǎn)不同等情況，無法很好地兼顧多個焦點(diǎn)，存在虛化、不清晰、不能同時聚焦多個平面的問題。

此外，采用大圖影像拼接創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合實時景深擴(kuò)展合成技術(shù)，在高倍鏡下選取大尺寸拍攝目標(biāo)進(jìn)行多焦點(diǎn)堆疊平鋪掃描，以獲取完整清晰的植物組織顯微鑒別全息彩色影像圖，解決了傳統(tǒng)手繪墨線圖無法還原切面顯微特征的原貌、切面局部顯微影像難以呈現(xiàn)完整的植物組織構(gòu)造全貌且兼顧影像的清晰度和完整性的弊端（圖2）。

圖2 雞血藤橫切面示意圖

2.偏振光顯微觀察技術(shù)

將偏振光顯微鑒別技術(shù)系統(tǒng)地應(yīng)用于不同類型的具有雙折射性的中藥材粉末及植物、動物、礦物組織切面顯微特征觀察鑒定中，發(fā)現(xiàn)木質(zhì)化細(xì)胞壁、淀粉粒、草酸鈣結(jié)晶等植物組織構(gòu)造及細(xì)胞內(nèi)含物呈現(xiàn)偏光現(xiàn)象，從而能快速實現(xiàn)中藥材粉末的顯微特征鑒別，并在植物組織切面中準(zhǔn)確定位雙折射性顯微鑒別標(biāo)志物所在部位及其分布規(guī)律（圖3）。

圖3 不同植物組織及細(xì)胞內(nèi)含物正常光與偏光對比圖

同時，創(chuàng)新采用正常光明場與偏振光暗場對比拍攝手性對標(biāo)法，通過手性對標(biāo)植物組織構(gòu)造部位，在同一視野內(nèi)同時觀察到黑白手性對稱的正常光明場下的單折射性植物組織構(gòu)造顯微特征及正交偏光下雙折射性植物細(xì)胞壁及細(xì)胞內(nèi)含物顯微特征（圖4），從而解決正常光明場下拍攝影像能真實還原植物組織構(gòu)造但無法準(zhǔn)確定位具有雙折射性的顯微特征標(biāo)志物，以及偏振光暗場下拍攝影像能夠直觀清晰定位雙折射性顯微鑒別標(biāo)志物但導(dǎo)致部分無雙折射性的組織特征信息缺失的弊端。

圖4 白木通Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.var.australis(Diels)Rehd.藤莖橫切面正常光(左)與正交偏振光(右)對比圖

3.偏振光顯微鏡與波長補(bǔ)償器聯(lián)用觀察法

針對傳統(tǒng)偏光顯微影像部分單折射性植物類生藥組織特征信息缺失、正常光顯微影像無法快速準(zhǔn)確定位雙折射性顯微特征標(biāo)志物以及顯微拍攝成像難以同時兼顧影像的清晰度和完整性等問題展開研究，首次通過調(diào)節(jié)起偏鏡和檢偏鏡在正交檢偏位和平行檢偏位區(qū)間的偏光位置及引入波長補(bǔ)償器兩種方式，構(gòu)建了能夠同時觀察到植物類生藥在正常光明場下的單折射性植物組織構(gòu)造顯微特征及正交偏光下雙折射性植物細(xì)胞壁及細(xì)胞內(nèi)含物顯微特征的最優(yōu)觀察條件，獲取了組織構(gòu)造完整、焦點(diǎn)信息鮮明的非正交偏光影像及正交偏光干涉影像，確定并優(yōu)化了相關(guān)拍攝參數(shù)。該方法能夠獲得植物類生藥橫切面組織構(gòu)造完整、雙折射性顯微鑒別標(biāo)志物及其所在部位和分布規(guī)律信息鮮明的偏光全息彩色影像，信息特征主次分明，焦點(diǎn)與整體相得益彰，其美學(xué)效果達(dá)到日月同輝、乾坤共舞之勢（圖5）。

圖5 白木通Akebia trifoliata(Thunb.)Koidz.var.australis(Diels)Rehd.藤莖橫切面正交偏光干涉圖

4.科學(xué)與藝術(shù)

在研究偏振光顯微鑒定的過程中，崔亞君教授發(fā)現(xiàn)在褐色背景襯托下，被凸顯的具有雙折射性的植物組織、后含物及其顯微化學(xué)反應(yīng)物的呈現(xiàn)出的影像如夜幕下的景觀燈般神秘，絢麗多彩，色彩過渡自然。正如著名美籍華裔、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者李政道所言：“科學(xué)和藝術(shù)是不可分割的，就像一枚硬幣的兩面”。因此崔亞君教授開始同時用科學(xué)和藝術(shù)的眼睛觀察這一神奇美妙的世界。以微觀角度看中藥，美輪美奐的景象極大豐富了中醫(yī)藥文化內(nèi)涵，未來必將衍生出中醫(yī)藥文化的一個重要分支。崔亞君教授發(fā)表的論文因影像漂亮，兩篇被選作雜志封面（圖6）；顯微攝影作品分別獲得國家級專業(yè)顯微攝影大賽一等獎和市級攝影大賽一等獎（圖7）。

圖6 中藥顯微影像雜志封面

圖7 中藥顯微影像獲獎作品

三、結(jié)語

中藥顯微技術(shù)發(fā)展近百年，在中藥顯微形態(tài)鑒別中本應(yīng)發(fā)揮很重要作用的，但卻未能與日新月異的科學(xué)技術(shù)同步。崔亞君教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊以傳承創(chuàng)新求真的精神，將傳統(tǒng)顯微鑒定技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)新技術(shù)新方法緊密結(jié)合，在繼承的基礎(chǔ)上尋求創(chuàng)新發(fā)展，創(chuàng)新集成先進(jìn)顯微影像觀察成像技術(shù)，構(gòu)建中藥顯微鑒別體系與平臺，特別是系統(tǒng)性研究了偏振光顯微鑒定技術(shù)在中藥快檢、科研和中藥鑒定教學(xué)中的應(yīng)用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用偏振光顯微鏡可以快速檢測出中藥材及粉末或中成藥中具有偏光現(xiàn)象的顯微標(biāo)志物、明確區(qū)分植物組織不同部位，凸顯中藥顯微鑒別的優(yōu)勢，為中醫(yī)藥現(xiàn)代化、國際化和走向世界奠定科學(xué)研究基礎(chǔ)。同時，獨(dú)到的偏振顯微攝影所獲圖像的藝術(shù)形式有待于進(jìn)一步發(fā)掘。