2023年5月27日，是复旦大学118周年校庆。“校庆种种活动，以促进科学研究为中心。”从1954年校庆前夕时任校长陈望道提出这一主张开始，在校庆期间举办科学报告会，就成为复旦的重要学术传统之一。
赓续学术传统，百年弦歌不绝。5月9日起，来自文社理工医各学科的40多位复旦名师将陆续带来学术演讲。
“2023相辉校庆系列学术报告”第二场，由复旦大学化学系教授、上海市生物医学检测试剂工程中心主任张凡以《透视人体健康的新技术——近红外光化学探针用于生物医学诊断》为题开讲。
主讲人张凡 戚心茹 摄
更精准地实现人体器官和病灶部位的可视化，同时减少对正常组织的损害，一直是人们追求的目标。
张凡分享了自己深耕多年的一项新技术——只需在活体内注射会发光的近红外荧光分子“探针”，结合对人体没有伤害的近红外光学成像仪器，就能隔着皮肤和肌肉监测体内活动，这一科技进步有望在未来为疾病诊断提供新路径。
会发光的“探针”，为手术精准导航
人们很早就有“洞见”自己的需求，梦想能发明一种无创技术，实现对人体健康的可视化监控。
1895年，德国物理学家伦琴发现X射线，开创医学影像技术的先河，目前常用的医学影像检查技术，如CT（Computed Tomography，即电子计算机断层扫描）就与此有关。然而，如何实现无辐射、实时动态的活体成像技术一直存在巨大挑战。因此，优化医学检测方法的探索从未止步。
研究人员逐渐发现，活体荧光成像技术具有无辐射、高时间和空间分辨率、高特异性等检测优势，能够为精准手术导航技术领域提供较好的应用前景。
张凡介绍，他开发了一种新技术，就像打开一扇观察人体内部的窗口——只需静脉注射会发光的近红外荧光分子“探针”，即可自动定位到某个器官、肿瘤或是血管，再通过对人体没有伤害的光学成像仪器，就能隔着皮肤和肌肉组织直观清晰观察到肠道的蠕动、肿瘤的边缘、细胞的游走等——不是静态的“照片”，而是动态的“视频”。
从大自然里，寻找科研的答案
“荧光虽然没有辐射，可以很快实施动态监测，但是其组织穿透深度较浅一直以来都是限制其应用的关键科学问题。”张凡介绍。
活动现场 戚心茹 摄
随着研究进一步深入，张凡团队发现，荧光成像往往是利用外部激发光源实时激发荧光探针来获取信号，这就不可避免地会产生生物组织背景荧光，从而影响成像的分辨率和信噪比。
如何寻找优化之法？在张凡看来，最好的答案就在自然里。自然界能自主发光的生物并不少，比如鱿鱼、水母、萤火虫等。“与其受背景荧光干扰，不如尝试将其本身的荧光运用起来。前面提到的‘探针’对人体来说都是‘外来的’，注射到体内后容易被代谢，而如果可以实现近红外生物发光成像，就可以更好地实现无激发的高信噪比原位成像追踪。”张凡说，这种思路的转变对于观察癌细胞的转移大有裨益。
创新的机会，就在学科交叉之处
除了生物医学，近红外荧光分子“探针”还能做什么事儿？监测微塑料污染，便是张凡近年来关注的方向。
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，并且对于微塑料在人体内体液和组织的影响的研究仍然非常粗浅。事实上，直径小于2微米的小尺寸微塑料，就可以穿越细胞膜，并在脏器和脑部富集，极有可能引起氧化应激、炎症以及DNA损伤，是人类健康的严重威胁。
人们常以为微塑料对人的影响只是通过由海洋到人类的食物链传播，其实不然。根据最新研究成果，微塑料会随着大气远程传播，并在淡水环境及陆地上沉积，比如美国西部地区每年就会有120吨微塑料会由大气沉积到陆地。微塑料比人们想象中更广泛地存在于生活中，甚至存在于婴儿的奶瓶里。
张凡希望，未来能运用好近红外荧光分子“探针”技术，对微塑料进行活体实时动态追踪，为保卫人类健康贡献更多力量。