李栋：看清细胞更深处讲述·弘扬科学家精神

人物名片

董力，1983年出生，云南个旧人中国科学院生物物理研究所研究员，生物大分子国家重点实验室研究带头人，主要从事超分辨率显微成像技术及其生物应用的研发，系统掌握了超分辨率显微镜的关键技术，提出了新的成像方法，关键指标达到国际领先水平，研究成果掠入射结构光超分辨成像技术的发展与应用入选2018年中国十大科学进展，曾获中国科学院青年科学家奖等多项荣誉

又是一个深夜，在中科院生物物理研究所一间简陋的办公室里，董力时而快速敲击键盘，时而盯着三个标准屏幕大小的电脑屏幕在他身后的白板上，画着光谱图，光路和融合的基因结构

生命科学是各种学科的交叉，是一个具有无限可能性的研究领域

董力出生在云南个旧的一个彝族家庭他的母亲是一名护士，她想让他学医2002年，董力在高考时对浙江大学的光学工程专业感兴趣，于是报考并被成功录取在学校的第一堂课，当董力看到老师用自主研发的高速摄像机拍摄的视频时，他被深深地震撼了

我来对地方了我一定要像前辈们一样干出一番事业来！董力下定决心大学4年，他除了在自习室学习，就是待在实验室他不满足于一个一个的掌握知识点，而是下了很大功夫去梳理学科的知识体系后来，董力在读博士时，开始接触跨学科的学科生物光子学

与电子显微镜相比，光学显微镜可以连续追踪体内任何蛋白质分子，对生物学研究具有重要意义但长期以来，光学显微成像技术受到阿贝极限的限制，其分辨率不能超过200纳米，因此不足以清晰地看到几纳米或几十纳米的生物大分子

为了突破阿贝的极限，2011年，在博士后工作期间，董力选择了一条当时相对冷门的研究道路——结构光照明。

当两个正弦函数相乘时，波函数的频率会增加董力从这个数学公式中找到了灵感:给定两个不同颜色的光源，让它们的峰值互相重叠，这样就突破了原来的极限，分辨率就可以大大提高

这种想法对光学系统的色差校正极其苛刻比如如何实现两个激发光波函数的峰对峰，谷对谷波函数的周期近150纳米，而光学显微镜的成像视场约为50000纳米，这意味着在半根头发的成像视场内要调整两个分别超过3000周期的波函数如果两个波函数不对齐，怎么检验

转眼到了2012年底，窗外下着大雪，实验室里依然忙碌着拿着细胞样本，董力开始测试新技术方案的效果

显微镜下，从衍射极限分辨率100纳米到60纳米，细胞内微丝骨架的脉络逐渐清晰盯着屏幕，喜悦从心底蔓延董力只觉得他看不够他只是把对比图当成屏保，一遍又一遍地向同事介绍

董力的高数值孔径非线性结构光照明显微镜技术一举打破了100纳米的限制，将活细胞高速成像的光学分辨率提高到60纳米，让科学家有机会清晰地看到活细胞内生命活动的精细动态这一成果登上了2015年《科学》杂志的封面

科学研究不能单独完成，但科学家需要合作解决关键问题

2015年，董力来到中国科学院生物物理研究所，从事超分辨率显微成像技术及其生物应用研究。

物理学，光学工程，自动控制，精密机械设计...董力的团队现在有20多人，涵盖8个学科他们的工作包括物理原理的应用，工程建设，自动控制，生物样品制备和观察等

除了做好本职工作，李老师还要求我们掌握上下游知识中科院生物物理研究所副研究员王新宇说，在每周的跨组交流会上，大家互相学习，取长补短工作期间，董力经常在不同的办公室之间走动，询问研究进展，及时回答问题

交叉学科的优势逐渐凸显:借助掠入射结构光超分辨成像技术，发现了多种细胞器相互作用的新行为，该成果入选科技部评选的2018年度中国科学十大进展，开发深度学习超分辨率显微成像算法，可以在不同成像条件下达到最佳的超分辨率图像重建效果，研制了高时空分辨率的三维生物力学显微镜系统，将生物力学三维测量的时空精度提高了5倍...

科学研究不能单打独斗，需要科学家共同协作攻关董力说多年来，董力与国内外近30个实验室密切合作，取得了许多重大原创性成果

2019年的一天，当董力和他的同事们晚饭后散步时，研究员高普提到了实验中一个有趣的现象董力非常感兴趣他们一边聊天一边走进实验室，然后深入研究这个问题之后，他们邀请同所的另一位同事邓宏宇一起攻关2021年5月，研究成果发表在《分子细胞》上该研究首次发现病原微生物可以调控宿主细胞中的相分离，拓展了人们对大分子相分离调控复杂性的认识

超强的学习能力，这是北京大学未来技术学院分子医学研究所教授罗对的评价我们第一次见面时，董力问了他许多生物学问题他们的共同兴趣使他们立即决定使用董力发明的活细胞超高分辨率成像系统，研究内皮细胞分泌过程中微丝骨架环的形成方式和调控机制2017年，相关成果发表在《自然·通讯》上罗金彩称赞董力完全进入了生物学领域，而董力则称自己是二手生物学家

时间不等人，我们才刚刚开始

董力在留学期间发现，国外的生物学家可以用最先进的光学显微镜甚至样机进行观察，而中国的科学家往往要等高端光学显微镜的样机商业化后才能使用，这往往需要很多年工科专业相对冷门，很多人中途转行，但董力选择了坚持他希望中国科学家尽快使用先进的光学显微镜

当我走进董力的实验室时，我看到工作台上放着各种各样的显微镜大量的光学元件组成了一个复杂的环节，每个元件的位置和角度都经过了精心的调试

这是我们研制的多模结构光超分辨率智能显微镜指着工作台上的样机，董力如数家珍这套系统集成了六种照明模式，可以根据不同的生物问题灵活选择最合适的成像模式，从而达到最佳的超分辨率成像效果通俗地说，整个细胞生命过程可以以每秒684帧的速度呈现，分辨率为95纳米

为了提高系统的稳定性，样机完成后，他们还不断修改机械结构和光学结构，光图纸就有100多个版本两年内，显微镜体积缩小了3/4，设备稳定工作时间从一周延长到一年，无需校准他们成功地把实验室里使用的科研设备变成了通用产品从想法的提出到落地，用了11年

你最近忙吗忙！你今天去实验室吗走吧这是董力和他的爱人周末经常进行的对话董力以攀登珠穆朗玛峰为例:时间不等人我们刚刚出发，也许还没有到达攀登科学高峰的大本营，也许连大本营在哪里都不知道

爱，勇攀高峰。

生活中的董力沉默寡言，但谈起工作却滔滔不绝。

时刻把科研放在心上，生活才会有意想不到的惊喜这是董力经常告诉学生的一句话只有带着爱做科研，不计名利，不畏艰难险阻，才能登上每一座高峰，成就非凡

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