动态监测体内活动，复旦化学系教授开发了一种会发光的“探针”
[编者按]
2023年5月27日是复旦大学118周年校庆。”庆祝学校的各种活动都以促进科学研究为中心.”自1954年时任复旦大学校长的陈望道在校庆前夕提出这一思想以来，在校庆期间举行科学报告已成为复旦大学的重要学术传统之一。
延续学术传统，百年弦歌不绝。5月9日起，来自文、社科、工、医各学科的40多位复旦名师将陆续进行学术讲座。
第二场“2023香会校庆系列学术报告会”由复旦大学化学系教授、上海生物医学检测试剂工程中心主任张凡主讲，题目是“透视人类健康的新技术——生物医学诊断的近红外化学探针”
主讲人张凡辛心如摄
更准确地实现人体器官和病变的可视化，减少对正常组织的损伤，一直是人们追求的目标。
张凡分享了一项他深耕多年的新技术——只需将一种发光的近红外荧光分子“探针”注入活体，结合对人体无害的近红外光学成像仪，就可以通过皮肤和肌肉监测体内活动。这一科技进步有望为未来的疾病诊断提供新的路径。
用于外科手术精确导航的发光“探针”
人们早就“洞察”了自身的需求，梦想发明一种无创技术，实现对人体健康的可视化监测。
1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，开创了医学成像技术。目前常用的医学影像检查技术，如CT(计算机断层扫描)都与此有关。然而，如何实现无辐射、实时动态的活体成像技术一直是一个巨大的挑战。因此，优化医学检测方法的探索从未停止。
研究人员逐渐发现，活体荧光成像技术具有无辐射、高时间和分辨率在空之间、高特异性等优点，可为精确手术导航技术领域提供良好的应用前景。
张凡介绍，他开发了一种新技术，就像打开了一扇观察人体内部的窗户——通过静脉注射一种发光的近红外荧光分子“探针”，可以自动定位一个器官、肿瘤或血管，然后通过对人体无害的光学成像仪器，可以直观、清晰地观察肠道的蠕动、肿瘤的边缘、细胞的迁移等。透过皮肤和肌肉组织——不是静态的“照片”，而是动态的。
从大自然中寻找科学研究的答案。
“虽然荧光没有辐射，可以快速动态监测，但其组织穿透深度较浅一直是限制其应用的关键科学问题。”张凡介绍道。
颜心如在活动现场的照片
随着研究的进一步深入，张凡团队发现荧光成像往往采用外部激发光源实时激发荧光探针获得信号，这必然会产生生物组织的背景荧光，从而影响成像的分辨率和信噪比。
如何找到优化的方法？在张凡看来，最好的答案在于自然。自然界中有很多可以独立发光的生物，比如鱿鱼、水母、萤火虫等。“与其被背景荧光干扰，不如尝试利用自身的荧光。前面提到的‘探针’对人体来说都是‘外来物’，注射到体内后容易代谢。如果能实现近红外生物发光成像，就能更好地实现无激发高信噪比的原位成像跟踪。”张凡说，这种思维的转变对观察癌细胞的转移大有裨益。
创新的机会在于学科的交叉。
除了生物医学，近红外荧光分子“探针”还能做什么？近年来，监测微塑料污染一直是张凡的重点。
微塑料是指直径小于5微米的塑料。张凡认为，长期以来，由于分析方法的限制，人类大大低估了微塑料暴露的影响，对微塑料在人体体液和组织中的影响的研究还很浅。事实上，直径小于2微米的小尺寸微塑料可以穿过细胞膜，在器官和大脑中积累，极有可能引起氧化应激、炎症和DNA损伤，严重威胁人类健康。
人们往往认为微塑料对人的影响只是通过食物链从海洋传播到人类，其实不然。根据最新的研究成果，微塑料会随着大气进行长距离传播，沉积在淡水环境和陆地中。例如，美国西部每年将有120吨微塑料从大气层沉积到陆地。微塑料比人们想象的更广泛地存在于生活中，甚至存在于婴儿奶瓶中。
张凡希望在未来，近红外荧光分子“探针”技术可以用于实时跟踪微塑料，为保障人类健康做出更多贡献。
责任编辑：郑浩图片编辑：朱伟辉