張凡教授從光學(xué)生物成像的前沿需求切入，首先回顧了光學(xué)成像發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵里程碑，包括1905年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)對(duì)有機(jī)染料化學(xué)的奠基意義、2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予綠色熒光蛋白（GFP）的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用、以及2014年超分辨率光學(xué)成像獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)所帶來(lái)的技術(shù)革命。他指出，活體成像的核心目標(biāo)是觀察機(jī)體內(nèi)真實(shí)、原位發(fā)生的生命過(guò)程，而長(zhǎng)期傳代的細(xì)胞系與機(jī)體真實(shí)環(huán)境差異巨大，因此深層活體成像技術(shù)的發(fā)展具有非常重要的意義。在傳統(tǒng)可見(jiàn)光成像受散射與吸收限制的情況下，近紅外光尤其是第二近紅外窗口（NIR-II，1000–1700 nm）憑借更高組織穿透能力和更低背景噪聲，為實(shí)現(xiàn)高分辨率、高靈敏度的活體成像提供了關(guān)鍵技術(shù)路徑。然而，由于分子結(jié)構(gòu)在向長(zhǎng)波長(zhǎng)拓展時(shí)會(huì)面臨不穩(wěn)定、量子效率下降、水環(huán)境中發(fā)光受限等難題，構(gòu)建能在生理環(huán)境下實(shí)現(xiàn)明亮、穩(wěn)定發(fā)光的近紅外探針一直是該領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。

圍繞這一問(wèn)題，張教授介紹了團(tuán)隊(duì)從自然發(fā)色團(tuán)如卟啉環(huán)出發(fā)，通過(guò)精準(zhǔn)化學(xué)調(diào)控拓展吸收和發(fā)射波長(zhǎng)，并發(fā)展穩(wěn)定羅丹明發(fā)色團(tuán)開(kāi)關(guān)、利用稀土元素獲得極窄發(fā)射峰、以及通過(guò)蛋白骨架“固化”長(zhǎng)波長(zhǎng)分子等策略，在近紅外探針的發(fā)光效率、穩(wěn)定性和功能化方面取得的一系列突破。此外，團(tuán)隊(duì)自主搭建了可實(shí)現(xiàn)激光快速切換和雙相機(jī)同步采集的多通道活體成像系統(tǒng)，使得不同器官、不同細(xì)胞類型以及不同生物事件的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化成為可能，并能夠在無(wú)需頻繁更換濾光片的情況下獲得高質(zhì)量的多維多通道成像數(shù)據(jù)。

在疾病模型研究中，這一技術(shù)已成功應(yīng)用于腦中風(fēng)模型中免疫細(xì)胞的動(dòng)態(tài)聚集可視化，以及炎癥反應(yīng)、組織損傷等多種狀態(tài)的深層實(shí)時(shí)成像。張教授進(jìn)一步介紹了團(tuán)隊(duì)在深組織功能成像中的探索，包括利用探針結(jié)構(gòu)調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)pH、微環(huán)境極性及氧化還原狀態(tài)的原位檢測(cè)，使活體成像從單純結(jié)構(gòu)觀察邁向?qū)ξh(huán)境功能的實(shí)時(shí)解析。在報(bào)告中最具亮點(diǎn)的部分，則是團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)多種組織存在內(nèi)源性近紅外發(fā)光物質(zhì)，例如正常肝組織呈現(xiàn)明亮信號(hào)，而腫瘤區(qū)域反而呈黑暗狀態(tài)；這一現(xiàn)象已在肝臟、腦、胃腸道、淋巴、乳腺等多器官中得到驗(yàn)證。基于這一“天然對(duì)比度”，團(tuán)隊(duì)已開(kāi)展臨床手術(shù)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，無(wú)需注射外源探針即可精確分辨腫瘤邊界，展示了強(qiáng)大的臨床潛力。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)正與影像企業(yè)合作嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于可穿戴式導(dǎo)航設(shè)備，并探索將近紅外技術(shù)用于未來(lái)的AI輔助手術(shù)系統(tǒng)。

在總結(jié)部分，張教授強(qiáng)調(diào)科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)工具相互促進(jìn)，技術(shù)的每一次發(fā)展都可能開(kāi)啟新的研究方向，“每一篇論文都不是結(jié)束，而是下一階段的開(kāi)始”，鼓勵(lì)青年科研人員保持探索精神，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用之間的聯(lián)系，不斷推動(dòng)成像技術(shù)向更深層次、更廣領(lǐng)域發(fā)展。