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(duì)

上海中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院崔亞君教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)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(guó)際上首次將實(shí)時(shí)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(wèn)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(píng)，為中藥生藥學(xué)研究、藥品檢驗(yàn)和基層單位快速鑒定提供了新的技術(shù)和方法。

團(tuán)隊(duì)帶頭人崔亞君教授先后主持科學(xué)技術(shù)部課題1項(xiàng)、國(guó)家級(jí)課題子課題3項(xiàng)、校課程建設(shè)課題7項(xiàng)；發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，擁有專利2項(xiàng)（受理）；主編《藥學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)》課程特色教材1部，副主編國(guó)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(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)先后獲得校級(jí)優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)一等獎(jiǎng)（首屆）、校級(jí)精品課程、國(guó)家級(jí)教學(xué)改革大賽特等獎(jiǎng)等。近十年來(lái)與食品藥品檢驗(yàn)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(yàn)技術(shù)在中藥科研和快檢中的應(yīng)用。長(zhǎng)期服務(wù)于社會(huì)，應(yīng)邀在不同規(guī)格的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)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(bào)告近20余場(chǎng)，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(guó)家統(tǒng)編教材及社會(huì)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(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)的理論知識(shí)和技術(shù)方法，研究和探討中藥的來(lái)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(shí)踐問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，是一門(mén)對(duì)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(duì)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(yàn)鑒別和理化鑒別方法等，具有直觀、簡(jiǎn)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(shí)別、形狀相似、多來(lái)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(guó)藥典》必須檢驗(yàn)的項(xiàng)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(yàn)人員和研究人員提供真實(shí)清晰的完整圖像？提高藥品檢驗(yàn)人員快檢效率？為此崔亞君教授收集了教學(xué)、科研和檢驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，拜訪了多個(gè)顯微鏡光學(xué)專家，開(kāi)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(zhēng)做到我國(guó)著名的藥學(xué)家劉昌孝院士在多種場(chǎng)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(tái)

崔亞君教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)中藥顯微鑒定研究方法的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)實(shí)時(shí)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(zhǎng)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(yàn)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(shí)時(shí)景深擴(kuò)展成像及大圖影像拼接技術(shù)

采用實(shí)時(shí)景深擴(kuò)展成像技術(shù)，通過(guò)連續(xù)對(duì)焦移動(dòng)，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(duì)于顯微組織切片不平及大型組織聚焦點(diǎn)不同等情況，無(wú)法很好地兼顧多個(gè)焦點(diǎn)，存在虛化、不清晰、不能同時(shí)聚焦多個(gè)平面的問(wèn)題。

此外，采用大圖影像拼接創(chuàng)新技術(shù)，結(jié)合實(shí)時(shí)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(wú)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(dòng)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(shí)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(duì)比圖

同時(shí)，創(chuàng)新采用正常光明場(chǎng)與偏振光暗場(chǎng)對(duì)比拍攝手性對(duì)標(biāo)法，通過(guò)手性對(duì)標(biāo)植物組織構(gòu)造部位，在同一視野內(nèi)同時(shí)觀察到黑白手性對(duì)稱的正常光明場(chǎng)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(chǎng)下拍攝影像能真實(shí)還原植物組織構(gòu)造但無(wú)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(chǎng)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(wú)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(duì)比圖

3.偏振光顯微鏡與波長(zhǎng)補(bǔ)償器聯(lián)用觀察法

針對(duì)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(wú)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(shí)兼顧影像的清晰度和完整性等問(wèn)題展開(kāi)研究，首次通過(guò)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(zhǎng)補(bǔ)償器兩種方式，構(gòu)建了能夠同時(shí)觀察到植物類生藥在正常光明場(chǎng)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(shì)（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(guò)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(guò)渡自然。正如著名美籍華裔、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)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(kāi)始同時(shí)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(lái)必將衍生出中醫(yī)藥文化的一個(gè)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(guó)家級(jí)專業(yè)顯微攝影大賽一等獎(jiǎng)和市級(jí)攝影大賽一等獎(jiǎng)（圖7）。

圖6 中藥顯微影像雜志封面

圖7 中藥顯微影像獲獎(jiǎng)作品

三、結(jié)語(yǔ)

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(duì)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(tái)，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(cè)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(shì)，為中醫(yī)藥現(xiàn)代化、國(guó)際化和走向世界奠定科學(xué)研究基礎(chǔ)。同時(shí)，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。