肿瘤疾病将有望通过无创的近红外荧光寿命成像技术进行诊断，而不再需要通过手术切片来确诊。复旦大学化学系教授张凡团队的最新研究成果为这一诊断方法提供了全新的思路与可能性，相关成果以《荧光寿命工程化的近红外第二窗口纳米颗粒解锁活体多重成像》为题，发表在8月6日的《自然·纳米技术》杂志上。

目前，组织切片仍为临床医学中诊断肿瘤的主要方法。然而切片诊断最终仍然依赖于肉眼对肿瘤的性质、大小与阶段作出判断，诊断精确度并不能完全保证。同时，传统的切片活检过程也难以避免肿瘤细胞转移的风险。

荧光是自然界中常见的发光现象，荧光探针介质早已用于对生物体组织进行成像检测。过去，研究者们主要致力于在可见光区和近红外第一窗口内进行荧光成像。但生物体内皮肤、脂肪、骨骼等不同组织有不同的散射和吸收作用，因此，荧光成像的光学穿透深度和分辨率都比较低。

最近，科学家发现，在近红外第二窗口区内，生物组织对激发光和荧光信号的散射和吸收作用极低。换言之，光在穿透皮肤、脂肪等生物组织时的“折损率”很小，可以更好地实现对生物体的深组织成像。同时，生物组织在近红外第二窗口区域内的自发荧光效应也较低，因此，通过荧光检测时，较少受到干扰。但是由于生物组织的复杂性，这一成像技术在实际的活体多重成像应用中的效果却往往不尽如人意。

张凡团队提出了“基于时间维度的多重成像法”，利用在近红外第二窗口区具有荧光发射的稀土纳米探针荧光寿命信号来实现活体多重成像。

当荧光探针被一束近红外激光激发后，探针吸收能量会从基态跃迁至激发态。当去除激发光后，探针荧光强度降低到激发时荧光最大强度的1/e时所需要的时间即为荧光寿命。团队在实验中发现，荧光寿命相对稳定，并不会因为生物组织深度的改变而随之改变。

张凡团队根据荧光寿命这一定量，选择了毒性更低、扛光漂白能力更强的稀土纳米颗粒进行实验。经过大半年精确调控，最终成功将这一新型成像技术应用于乳腺癌肿瘤的精准诊断，其对多个肿瘤标志物的定量检测结果与临床医学传统的检测技术获得的结果具有高度一致性。

相较于传统临床诊断技术一次只能对一种肿瘤标志物进行检测的限制，张凡团队提出的时间维度成像方法可以同时定量多个肿瘤标志物，显著提高了检测的效率。

同时，时间维度成像法还以“拍照”的形式取代了原本的活检手术，不仅可以直接避免肿瘤细胞转移的风险，同时降低了传统方法在组织切片、处理和评分过程中可能造成的人为误判风险，有望成为一种新型的无创肿瘤诊断方法。

目前，该研究仍停留在实验室阶段，还需进一步向临床试验推进。

作者：通讯员韩蕴如 记者姜澎
编辑：顾军
责任编辑：唐闻佳

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