这种技术看上去非常不可思议，这个概念的基础是希望采用普通显微镜能观察到大脑内分子细节，这个感觉和2014年诺贝尔化学奖的技术类似，但采用的策略完全不同。

A slice of a mouse brain (left) was expanded by nearly five-fold in each dimension by adding a water-soaking salt. The result — shown at smaller magnification (right) for comparison — has its anatomical structures are essentially unchanged.

这种技术被称为膨胀显微技术，使用的材料竟然是常见用于尿不湿的吸水材料。MIT神经工程师Edward Boyden和两位同事Fei Chen和Paul Tillberg,共同发明了这一技术。

膨胀显微技术是一种超分辨显微镜技术，三名科学家获得2014年的诺贝尔化学奖就是解决的这一问题，因为他们都突破了1873年德国物理学家Ernst Abbe提出的光学显微镜分辨率200纳米的极限，这是所谓最短可见关波长的50%长度，任何不超过这一长度的两个光点都无法在光学显微镜中被区分。

这次他们采用的策略和过去的不同，他们是在不影响所有结构相对位置的前提下，将大脑组织进行膨胀，简单地说就是先将被观察的目标进行三维等比例放大，然后进行观察，所采用的材料就是制作尿不湿的材料。他们利用这个技术用普通光学显微镜获得了大脑的超分辨率显微镜图片。因为这种技术更简单方便，而且经济实惠，意味着这种可能会被更广泛使用。

获得2014年诺贝尔化学奖的超级显微镜技术是利用时间换空间，利用目标在不同时间发出荧光，将所有时间内采集的图片用计算机进行叠加，以获得足够的空间分别率。这种技术现在已经能将光学显微镜的分辨率从200纳米逼近20纳米，但是这种技术需要昂贵的专门设备，而且在一些厚度大的结构如大脑组织和肿瘤组织切片难以实现。

Boyden等许多神经科学家都一直希望能获得高清晰的脑组织结构如神经突触蛋白分布的图片。Boyden在最近NIH的会议上告诉参加会议的代表，他们解决的策略就是设法将结构进行放大。为实现这一目的，他的团队使用一种化学物质丙烯酸脂（acrylate），丙烯酸盐有两种重要特征，一是能形成一个密集的网络，可将蛋白质分子束缚在网格内，另外一个特征是遇到水可以肿胀。丙烯酸盐是一种吸水物质，是制造尿不湿的关键材料。在这种材料的帮助下，大脑组织的每个方向都可以均匀增加4.5倍左右。

浸水膨胀前，组织先用化学试剂处理成透明，然后将特定蛋白结合的荧光分子和丙烯酸盐一起扩散到组织内，这时就好像是没有吸水的尿不湿一样，然后加水处理后，导致整个结构膨胀起来，膨胀过程中，结合荧光分子的蛋白质和其他结构等比例膨胀，一些因为距离太小无法分辨的分子就能达到可分辨距离。Boyden建议这个技术用于区分相互距离为60纳米的分子。

当然在膨胀过程中，分子之间可能存在一定的误差，但这个变化非常小，Boyden小组计算的误差在1–4%左右，这不影响效果。

膨胀显微镜技术有一些指标和超分辨显微镜很接近，例如他们曾经测量过神经突触前后膜上的两个蛋白，他们的数据和超分辨光学显微镜的结果很接近。这种技术在分析复杂的三维组织结构方面有更大优点，Boyden在会议上展示料一个大约半毫米厚度的小鼠海马结构，能清楚显示相邻神经元之间的相互联系。放大的图片中甚至可以看到神经突触的结构。Boyden小组已经用这种技术研究了果蝇和斑马鱼的大脑，一个合作单位准备用这个技术研究人类的大脑。

加州理工学院神经科学家Viviana Gradinaru认为，Boyden的技术通过改进样本处理方法，提供了一种新的突破技术局限的研究模式，是非常好的办法。2013年，Gradinaru和斯坦福大学Karl Deisseroth小组合作报道了一种大脑组织透明化技术，他们的办法是将组织中的脂肪等分子从脑组织中溶解掉，保留蛋白成分，从而实现对厚组织进行光学显微镜观察的目的。

澳大利亚悉尼大学显微镜专家Guy Cox认为这是非常好的技术，但是如何具体使用仍不太清楚。2014年诺贝尔化学奖获得者之一马普研究所主任Stefan Hell认为这个技术非常有意思，值得研究。他提出罗斯托克大学1990年代曾经有科学家提出过类似思路，但没有成功，Boyden找到了解决问题的方法。