分子光譜年會分會報告：熒光發光新法層出診療成像應用廣闊

2024年11月30日-12月2日，第 23 屆全國分子光譜學學術會議和第五屆光譜年會暨黃本立院士百歲華誕學術研討會在福建省廈門市召開。會議第2天，在“熒光與發光光譜新方法、新技術”分會場中，趙書林、那娜、何彥、趙美萍等24位專家學者就儀器研制、熒光探針、納米酶、標記技術、發光機理、機器學習、成像、診療和環境食品等應用方面做出精彩報告。

廣西師范大學 趙書林教授

廣西師范大學藥用資源化學與藥物分子工程省部共建國家重點實驗室的趙書林教授，做題為“第二近紅外窗口的熒光/光聲成像及在疾病診療中的應用”的報告，分別介紹：用于多路光聲和熒光生物成像具有可調光譜的NIR-II花菁 J-聚集體的結構調制；癌細胞和線粒體雙重靶向納米診療劑用于NIR-Ⅱ光聲成像引導活性氧/光熱同時增強免疫檢查點阻斷抗腫瘤治療；雙氧水自供和GSH耗竭工程納米納米組件用于腫瘤微環境激活的NIR-II光聲成像引導的光熱增強、氣體、饑餓啟動的化學動力學治療；摻雜工程調控表面等離子體共振誘導吸收紅移和增強NIR-II光聲/光熱效率用于成像引導的靶向多模式協同癌癥治療；一種增強分子內電荷轉移和加速分子運動策略用于NIR-II光熱劑的設計實現高效光聲成像和癌癥治療；雙靶點誘導原位NIR-II J-聚集結合 ROS 清除用于急性腎損傷的精準光聲診斷和催化治療；鎢摻雜-聚多巴胺 NIR-II 納米診療劑用于動脈粥樣硬化的精準光聲診斷和靶向催化治療；下/上轉換發射同時觸發NIR-II熒光和ROS用于比率成像引導的腫瘤切除和化學動力學/光動力學聯合治療。

北京師范大學那娜教授 

北京師范大學那娜教授做題為“基于納米材料的診療及監測研究 ”的報告，介紹了課題組研制的納米材料載藥系統，生物礦化安全運輸及按需系統治療；計算輔助設計多功能框架核酸納米材料。面對監測的挑戰，構建常壓質譜法，如多層液流萃取電噴霧離子源，并用于診斷成像。課題組研究了化學光動力治療過程跟蹤并進行治療機理研究，比如發現脂質過氧化過程（LPO）引發細胞凋亡。監測了納米酶的腫瘤治療過程變化并解釋機理。雙金屬納米酶的協同抗耐藥腫瘤治療。構建雙單原子軸向配位體系，引發級聯酶催化系統治療；發現GSH消除機理可以協同重塑腫瘤微環境。發現腫瘤微酸環境，觸發單原子納米酶有毒轉化。

西南大學 黃玉明 教 授 

西南大學黃玉明教授做題為“基于單納米酶的陣列傳感及雙模式光譜分析方法研究 ”的報告。首先回顧介紹了納米酶，迄今全球發表3000余篇文章，找到1500多個納米酶。課題組基于Se/NC單類POD納米酶檢測甲巰咪唑和傳感陣列區分全氟化合物；基于單納米酶的熒光-紫外可見雙模式傳感方法檢測青霉胺。

湖南大學袁荃教授團隊的吉采靈

湖南大學袁荃教授團隊的吉采靈做題為“基于功能核酸的分子識別體系設計與生物分析應用”的報告。課題組開發了一系列核酸適配體用于體外檢測、體內靶向成像，如開發體內成骨干細胞分析；體內靶向腫瘤成像等。又開發了一系列增強性能的核酸適配體，來提高核酸適體的結合親和力，設計成像探針進行蛋白功能調控。課題組還基于核酸適體進行健康檢測，如醫療種植體感染細菌的鑒定，并進行檢測設備的研發。

清華大學何彥教授

微納復雜體系的動態單顆粒成像 清華大學何彥教授做題為“微納復雜體系的動態單分子成像基于單顆粒示蹤的微流變分析”的報告。首先簡介了粘彈性物質材料和微流變技術。此前的研究基于金納米顆粒暗場成像的單顆粒示蹤與軌跡分析，但仍存在特征提取、機制解釋等挑戰。在單顆粒復雜動力學研究方面，課題組開發了系列方法來進行粘彈性材料機械性質的時空分析。用有監督法、基于深度學習的方法，用卷積神經網絡解析單顆粒旋轉擴散，討論了訓練集、模型驗證等。并用于做生物分子凝聚物的微觀粘度研究。接下來討論了“自上而下”的獲取特征，無監督：用顆粒歷史差別凸顯運動狀態差異SEES；和自監督：單顆粒軌跡歷史分析（Deep-SEEs）的區別，展示了跨膜點高精度定位，超高速成像等應用。并提出，基于滑窗的單顆粒動力學狀態需要高分辨解析。構建了SPINN粒子隨機信息驅動的神經網絡，討論了數據集，數據控制，該SPINN法可揭示聚合物溶液及成膠中的相關行為、旋轉動力學、同步定向性等。

中國科學院化學研究所 馬會民 研究員

中國科學院化學研究所 馬會民 研究員做題為“光學探針與成像分析  ”的報告，分別介紹了：可擴展分析波長的CCS型過氧亞硝基光學探針；金屬離子自氧化過程中·OH的高靈敏熒光檢測；細胞膜精細結構的基底成像。介紹了探針設計的機理，反應條件的優化，和傳統方法的對比。

山西大學 雙少敏 教 授

山西大學雙少敏教授做題為“金屬有機骨架比率熒光探針的設計合成和分析應用”的報告。針對MOF探針的挑戰，課題組設計了高分辨、高精準、多重檢測的探針，分別介紹：Eu3*摻雜的AI-MOF比率熒光探針檢測組氨酸和痕量水；MOF-on-MOF比率熒光探針檢測A1+和pH；雙熒光團組裝的ZIF-8用于炭疽孢子生物標志物的熒光傳感及生物成像；線粒體靶向的ZIF-90用于細胞內ATP與谷胱甘肽的次序檢測。

湖南大學聶舟教授

湖南大學聶舟教授做題為“RNA 成像分子工具研究 ”的報告。課題組研制了G-四鏈體熒光蛋白核酸模擬物，尤其是DNA紅色熒光蛋白模擬物，證明其是一種普適性的紅色熒光蛋白模擬策略，具有目前已知報道的最高量子產率。將該模擬物用于生物分析，如膜蛋白長時間示蹤，證明其具有很好的光穩定性。引入反應基團改近后，形成氣體響應性熒光蛋白模擬物，這種比例型熒光傳感具有抗干擾性能強的特點。課題組還發展了G四鏈體點亮系統用于RNA病毒基因組成像，可進行亞細胞器定位。該成果已被Sigma商品化。進一步課題組研究了正交光激活RNA時空成像。

吉林大學 馬強 教授 

吉林大學馬強教授做題為“超構表面對電化學發光調控機制及外泌體檢測研究 ”的報告。介紹了超構表面調控電化學發光策略研究，包括構建陣列模式超構表面，發現電磁場增強，光場局域提高檢測靈敏度；構建納米腔型超構表面，可整合目標分子，共建光學結構；構建外磁場調控型超構表面，發現進行偏振角度調控，提高靶標分辨能力。課題組還開展了外泌體的檢測應用，包括特異性捕獲識別、精確定量分析、特征分子分辨。上述研究可用于臨床診斷，如胃癌腹膜轉移、甲狀腺癌、呼吸道疾病等分析。

北京大學趙美萍教授

北京大學趙美萍教授做題為“核酸氧化性損傷修復蛋白的熒光分析方法”的報告，腫瘤術后評估與復發監控需要低成本精準檢測解決方案，課題組設計了單分子熒光法探索OGG1與OG位點的不同作用模式。在OG位點進行高效化學標記，實現了基因組DNA中OG位點的測序，熒光標記的OGG1實現細胞內OG位點的原位成像。如何對活細胞內核酸損傷修復蛋白進行動態觀測？課題組設計了特異性DNA磁納米探針，實現活細胞中APE1的熒光成像，解釋了探針特異性的來源，構建新的分子伴侶探針。總結看，課題組發展了核酸損傷修復蛋白(OGG1、APE1、...)的定量、空間定位、活細胞內動態變化方法；基因組中氧化性損傷的精準定位(具有單堿基分辨率)的定位檢測方法；探索從基因損傷到基因突變的關鍵阻斷因子，為預防重大疾病的發生和減緩病情發展提供可靠的科學依據。

廈門大學張勇教授 

廈門大學張勇教授做題為“深紫外多維激光共聚焦顯微熒光光譜儀器、新方法及應用”的報告。首先介紹了紅樹植物去除PAHs的研究背景。課題組研制了深紫外多維激光共聚焦顯微熒光光譜系統（LCMFSA），紫外熒光顯微、微區成像（普通和熒光壽命成像）、微區深紫外多維熒光光譜掃描。并將系統用于研究紅樹葉角質層不同微區中，Ant和Fla混合組分的分布差異。相對電鏡，可以更好地觀測到目標化合物。接下來研究了微塑料，包括瓶裝水，醫用生理鹽水袋、輸液管等，研究其在紅樹中微區表面的分布等結果。課題組還設計了提高植物微區樣品結構完整性的切片機。

華中師范大學孫耀教授 

華中師范大學孫耀教授 做題為“分子光譜測量”的報告。根據分子光譜的挑戰，調控分子內部能級之間的躍遷是關鍵。課題組首先發展配體-受體適配，分子配位限域，增加電子能級之間的輻射躍遷概率；利用分子多維延申，促進光譜信號的“穿透性”，發展了高信背比的光譜測量方法。分子定位取代，拉曼光譜調頻，創建了高靈敏、多通道拉曼光譜測量方法，實現了復雜臨床樣本中多種病毒的同步測量及準確甄別，同時實現肺癌及肺炎的準確甄別及療效評估。

四川大學 吳 鵬 教授

磷光分析 的報告。磷光干擾少，但自身靈敏度低，可將弱的磷光能量選擇性轉換存儲后監測，提升靈敏度。課題組開發了便攜式磷光分析新設備，基于磷光激發與信號采集完全分離+3D打印→磷光分析儀，優點是：無需分光元件，有利于小型化、便攜式、低成本化。課題組研究了選擇性重原子效應，對Hg2+，Ag+離子，都有比較好的分析結果，這產生了dsDNA基質中的臨近HAE效應。課題組又發展了Ln3+-AMP基質的Gd3+磷光探針。

上海工程技術大學 尹學博 教 授 

上海工程技術大學 尹學博 教 授 做題為“發光框架材料設計及化學測量應用”的報告。根據多發光金屬有機骨架的背景，課題組開發了有限層COFs直接實現強多發光，強發光空心吖嗪共價有機骨架設計，離子型、親水性C-C單鍵共價有機骨架設計。開發了多發熒光MOFs的設計策略，做金屬離子-配體共同發光，主客體雙熒光發射MOFs，多金屬發光的多色MOFs，混合MOFs多熒光發射，研究了發光機理，并展望了在化學測量方面的應用。

西南大學付志鋒教授

西南大學付志鋒教授做題為“噬菌體的故事--從耐藥菌檢測到感染性疾病治療”的報告 ，針對細菌感染的挑戰，細菌檢測中耗費時間很長，近年來PCR用得越來越多，但假陰性多；抗體法太貴。用噬菌體治療和檢測都有報道。課題組發展了系列方法，如：活病毒噬菌體檢測，實現了多種細菌的檢測。但噬菌體的特異性過高，針對多菌株的細菌有難度，課題組采用雞尾酒方法，可以覆蓋多菌株，減少漏檢。又提取了噬菌體中用于識別細菌的尾纖（tail fiber）蛋白，同比抗體價格大幅下降，并開發了蛋白噴涂的試紙條，發展快檢方法。另外提取了指代噬菌體的內容素（cell-biding）蛋白，并發展了檢測方法，用于金黃色葡萄球菌耐藥/ 非耐藥區分，從而發展了耐藥菌治療策略。

山西大學弓曉娟教授

山西大學弓曉娟教授做題為“理性設計碳點基傳感器與單原子納米酶”的報告。首先介紹了碳點及碳點基傳感器。課題組基于碳點開發了多種性能優良的傳感器，針對傳統傳感器盲目嘗試的缺陷，提出了提高傳感器特異性和靈敏度的策略，即從“盲目篩選，被動分析”向“理性設計，主動分析”轉變。如基于亞硝酸鹽誘導的重氮化反應，設計了碳點基傳感器監測亞硝酸鹽；基于金屬配位競爭作用檢測桑色素；構筑三位一體法檢測臨床陽性血液樣本中的尿醛。近年來還構建了系列納米酶，比如利用茶多酚為前體構建了免金屬納米酶，構建了碳點基Pt單原子納米酶，以及提出釕單原子納米酶，提出普適性的制備方法，構筑了檢測巰基類似物檢測的傳感器。總結看，課題組通過一系列的探索研究，提出了一種普適性、單原子負載量高的碳點基單原子納米酶制備方法，初步探索了它們在生物醫學、分析傳感領域的應用，相關研究不僅為設計高效的碳點基單原子納米酶提供了新思路，而且拓展了碳點基單原子納米酶在傳感和生物醫學領域的應用。

福州大學林振宇 研究員 

福州大學林振宇 研究員 做題為“微通道ECL 傳感器的構建與應用 ”的報告。課題組設計離子電流調控的微通道ECL傳感平臺，有效孔徑調控離子電流和ECL信號，發現直徑很小（3μm）時電荷密度變化大可以利用，負電荷微通道產生電滲流（EOF）變化。構建了負電性OTA直接檢測的微通道ECL傳感器。比較不同策略富集效率后，以疊氮基與硫化氫的反應為研究模型，設計高效化學反應的微通道ECL傳感器，提高化學反應效率。

成都理工大學張信鳳 教 授 

成都理工大學張信鳳教授做題為“基于光敏催化反應的環境分析方法”的報告。課題組研究了光敏催化信號放大，DNA調制光敏效應，利用調制光敏效應，檢測海水中UO22+。另一種方法用目標物光敏催化直接檢測十溴聯苯醚，并對光敏比色檢測機理進行了驗證，可實際應用于模擬土壤和灰塵樣品中。還研制了用于藍光光敏可視化檢測的凝膠貼片，評價了其可靠性，抗紅光干擾性，實際應用于電腦、iPAD電子產品。課題組還用光敏一步合成亞甲基藍水凝膠法，用于氧氣檢測，并用于家庭魚缸水溶解氧的檢測。課題組還用光敏方法合成合成了硫量子點，提高了量子產率，并用于生物成像分析。將光敏催化與MOF催化結合，設計級聯光敏降解、檢測有機磷農藥體系。

南寧師范大學黃珊 教授  

南寧師范大學黃珊 教授 做題為“鎳摻雜碳點制備及高靈敏檢測與光熱/光動力協同治療”的報告。課題組用一步法水熱合成精準制備了鎳摻雜碳點，并表征了其光學/磁性能。開發了高靈敏度檢測Fe（III）-PPi的方法，其熒光單信號可逆，熒光/比色雙模式檢測，可高靈敏度檢測PPi，考察了其光熱性能，并用于MCF-7活細胞檢測。發展了光熱/光動力協同抗癌法，開發ROS探針進行胞內ROS監測。

 中國石油大學曾景斌 教 授 

 中國石油大學曾景斌 教 授 做題為“光/磁納米材料的精準合成及傳感應用 ”的報告。課題組的一個研究方向是生物毒物的體外診斷，開發了“金包銀”測流免疫分析技術檢測新冠（病毒）抗體，可以做拉曼也可以做比色檢測。開發了磁性、等離激元探針的設計并用于病原體檢測，水相制備了系列Ag-Fe3O4、Au-Fe3O4二聚體納米粒子，以及三聚體多組分納米粒子。結合固相微萃取技術，開發光驅動納米馬達捕獲、原位光熱成像檢測病原體。精確設計了氫鍵有機框架（HOFs）熒光探針，用于測流免疫分析標記物。

廣州大學 榮銘聰 副教授 

廣州大學 榮銘聰 副教授 做題為“熒光碳量子點對活性氧和活性硫的檢測及細胞成像 ”的報告。首先探討了比率型熒光CDs的合成，一步法合成綠色、橙色雙發射熒光D-CDs，研究比率型熒光CDs對H2S的傳感，研究了其細胞成像效果。還合成了橢圓狀綠色熒光G-CDs探針，研究G-CDs@[Ru(bpy)₃]²⁺對HCIO的傳感，探究其性能和實際檢測應用，如水環境系統的可視化定性定量檢測，也研究了其對Hela細胞等對外源性、內源性HCIO的成像。還研究了CDs的分裂與聚集，波長移動型與比率型G-CDs@O-CDs（M-CDs）對ONOO-的傳感。

 中國計量大學張凡利 副教授

 中國計量大學張凡利 副教授做題為“等離激元熱點內光場調控及增強光譜分析 ”的報告。首先介紹了局域等離激元及存在形式，課題組在光催化、非線性光學、微納器件方面開展了一些工作。構筑了一個熱點體系，進行等離激元納米光腔內稀土離子發光性質調控，其穩態熒光強度增加800倍、自發輻射速率提高408倍，并研究了機理、穩定性。等離激元光腔的存在，有效改變電子布居數分布，實現對特定光子輻射過程/電子衰減路徑的有效調控。接下來研究了等離激元誘導的磁共振效應（PIWR），構筑模型，進行熱點內磁偶極增強及光學性質調控。

四川大學袁晨 副教授 

四川大學袁晨 副教授做題為“基于結晶多孔材料的手性熒光傳感研究”的報告。首先介紹了Cage-COF轉化過程中的手性記憶策略，開發了一種Cage合成策略，證明Cage-to-COF 過程中存在手性記憶，降低CCOF合成難度，原料便宜易得，可拓寬CCOF的設計思路和種類。課題組還高效構建有序多級孔MOF薄膜材料，同時提高靈敏度+手性選擇性，實現大尺寸蛋白質分子的高效識別。

吉林師范大學王晶副教授 

吉林師范大學王晶副教授 做題為“2維有機異質結構的制備及其光波導和光致變色性能 ”的報告。該研究開發一種簡單實用的方法來合成包含多種光學性質的二維有機異質結構。提供了一種將多種光學活性材料集成到一個光電系統中的方法；建立集成多種光學現象的異質結構模型。分別介紹了：構筑模塊的制備及其光學特性研究，有機異質結構的構筑及形貌調控，有機異質結構晶格導向外延生長機制，有機異質結構光波導及光致變色特性研究 。