分子光谱年会分会报告：荧光发光新法层出 诊疗成像应用广阔
2024年11月30日-12月2日，第 23 届全国分子光谱学学术会议和第五届光谱年会暨黄本立院士百岁华诞学术研讨会在福建省厦门市召开。会议第2天，在“荧光与发光光谱新方法、新技术”分会场中，赵书林、那娜、何彦、赵美萍等24位专家学者就仪器研制、荧光探针、纳米酶、标记技术、发光机理、机器学习、成像、诊疗和环境食品等应用方面做出精彩报告。
广西师范大学 赵书林教授
广西师范大学药用资源化学与药物分子工程省部共建国家重点实验室的赵书林教授，做题为“第二近红外窗口的荧光/光声成像及在疾病诊疗中的应用”的报告，分别介绍：用于多路光声和荧光生物成像具有可调光谱的NIR-II花菁 J-聚集体的结构调制；癌细胞和线粒体双重靶向纳米诊疗剂用于NIR-Ⅱ光声成像引导活性氧/光热同时增强免疫检查点阻断抗肿瘤治疗；双氧水自供和GSH耗竭工程纳米纳米组件用于肿瘤微环境激活的NIR-II光声成像引导的光热增强、气体、饥饿启动的化学动力学治疗；掺杂工程调控表面等离子体共振诱导吸收红移和增强NIR-II光声/光热效率用于成像引导的靶向多模式协同癌症治疗；一种增强分子内电荷转移和加速分子运动策略用于NIR-II光热剂的设计实现高效光声成像和癌症治疗；双靶点诱导原位NIR-II J-聚集结合 ROS 清除用于急性肾损伤的精准光声诊断和催化治疗；钨掺杂-聚多巴胺 NIR-II 纳米诊疗剂用于动脉粥样硬化的精准光声诊断和靶向催化治疗；下/上转换发射同时触发NIR-II荧光和ROS用于比率成像引导的肿瘤切除和化学动力学/光动力学联合治疗。
北京师范大学那娜教授?
北京师范大学那娜教授做题为“基于纳米材料的诊疗及监测研究 ”的报告，介绍了课题组研制的纳米材料载药系统，生物矿化安全运输及按需系统治疗；计算辅助设计多功能框架核酸纳米材料。面对监测的挑战，构建常压质谱法，如多层液流萃取电喷雾离子源，并用于诊断成像。课题组研究了化学光动力治疗过程跟踪并进行治疗机理研究，比如发现脂质过氧化过程（LPO）引发细胞凋亡。监测了纳米酶的肿瘤治疗过程变化并解释机理。双金属纳米酶的协同抗耐药肿瘤治疗。构建双单原子轴向配位体系，引发级联酶催化系统治疗；发现GSH消除机理可以协同重塑肿瘤微环境。发现肿瘤微酸环境，触发单原子纳米酶有毒转化。
西南大学 黄玉明 教 授?
西南大学黄玉明教授做题为“基于单纳米酶的阵列传感及双模式光谱分析方法研究 ”的报告。首先回顾介绍了纳米酶，迄今全球发表3000余篇文章，找到1500多个纳米酶。课题组基于Se/NC单类POD纳米酶检测甲巯咪唑和传感阵列区分全氟化合物；基于单纳米酶的荧光-紫外可见双模式传感方法检测青霉胺。
湖南大学袁荃教授团队的吉采灵
湖南大学袁荃教授团队的吉采灵做题为“基于功能核酸的分子识别体系设计与生物分析应用”的报告。课题组开发了一系列核酸适配体用于体外检测、体内靶向成像，如开发体内成骨干细胞分析；体内靶向肿瘤成像等。又开发了一系列增强性能的核酸适配体，来提高核酸适体的结合亲和力，设计成像探针进行蛋白功能调控。课题组还基于核酸适体进行健康检测，如医疗种植体感染细菌的鉴定，并进行检测设备的研发。
清华大学何彦教授
微纳复杂体系的动态单颗粒成像 清华大学何彦教授做题为“微纳复杂体系的动态单分子成像基于单颗粒示踪的微流变分析”的报告。首先简介了粘弹性物质材料和微流变技术。此前的研究基于金纳米颗粒暗场成像的单颗粒示踪与轨迹分析，但仍存在特征提取、机制解释等挑战。在单颗粒复杂动力学研究方面，课题组开发了系列方法来进行粘弹性材料机械性质的时空分析。用有监督法、基于深度学习的方法，用卷积神经网络解析单颗粒旋转扩散，讨论了训练集、模型验证等。并用于做生物分子凝聚物的微观粘度研究。接下来讨论了“自上而下”的获取特征，无监督：用颗粒历史差别凸显运动状态差异SEES；和自监督：单颗粒轨迹历史分析（Deep-SEEs）的区别，展示了跨膜点高精度定位，超高速成像等应用。并提出，基于滑窗的单颗粒动力学状态需要高分辨解析。构建了SPINN粒子随机信息驱动的神经网络，讨论了数据集，数据控制，该SPINN法可揭示聚合物溶液及成胶中的相关行为、旋转动力学、同步定向性等。
中国科学院化学研究所 马会民 研究员
中国科学院化学研究所 马会民 研究员做题为“光学探针与成像分析? ”的报告，分别介绍了：可扩展分析波长的CCS型过氧亚硝基光学探针；金属离子自氧化过程中·OH的高灵敏荧光检测；细胞膜精细结构的基底成像。介绍了探针设计的机理，反应条件的优化，和传统方法的对比。
山西大学 双少敏 教 授
山西大学双少敏教授做题为“金属有机骨架比率荧光探针的设计合成和分析应用”的报告。针对MOF探针的挑战，课题组设计了高分辨、高精准、多重检测的探针，分别介绍：Eu3*掺杂的AI-MOF比率荧光探针检测组氨酸和痕量水；MOF-on-MOF比率荧光探针检测A1+和pH；双荧光团组装的ZIF-8用于炭疽孢子生物标志物的荧光传感及生物成像；线粒体靶向的ZIF-90用于细胞内ATP与谷胱甘肽的次序检测。
湖南大学聂舟教授
湖南大学聂舟教授做题为“RNA 成像分子工具研究 ”的报告。课题组研制了G-四链体荧光蛋白核酸模拟物，尤其是DNA红色荧光蛋白模拟物，证明其是一种普适性的红色荧光蛋白模拟策略，具有目前已知报道的最高量子产率。将该模拟物用于生物分析，如膜蛋白长时间示踪，证明其具有很好的光稳定性。引入反应基团改近后，形成气体响应性荧光蛋白模拟物，这种比例型荧光传感具有抗干扰性能强的特点。课题组还发展了G四链体点亮系统用于RNA病毒基因组成像，可进行亚细胞器定位。该成果已被Sigma商品化。进一步课题组研究了正交光激活RNA时空成像。
吉林大学 马强 教授?
吉林大学马强教授做题为“超构表面对电化学发光调控机制及外泌体检测研究 ”的报告。介绍了超构表面调控电化学发光策略研究，包括构建阵列模式超构表面，发现电磁场增强，光场局域提高检测灵敏度；构建纳米腔型超构表面，可整合目标分子，共建光学结构；构建外磁场调控型超构表面，发现进行偏振角度调控，提高靶标分辨能力。课题组还开展了外泌体的检测应用，包括特异性捕获识别、精确定量分析、特征分子分辨。上述研究可用于临床诊断，如胃癌腹膜转移、甲状腺癌、呼吸道疾病等分析。
北京大学赵美萍教授
北京大学赵美萍教授做题为“核酸氧化性损伤修复蛋白的荧光分析方法”的报告，肿瘤术后评估与复发监控需要低成本精准检测解决方案，课题组设计了单分子荧光法探索OGG1与OG位点的不同作用模式。在OG位点进行高效化学标记，实现了基因组DNA中OG位点的测序，荧光标记的OGG1实现细胞内OG位点的原位成像。如何对活细胞内核酸损伤修复蛋白进行动态观测？课题组设计了特异性DNA磁纳米探针，实现活细胞中APE1的荧光成像，解释了探针特异性的来源，构建新的分子伴侣探针。总结看，课题组发展了核酸损伤修复蛋白(OGG1、APE1、...)的定量、空间定位、活细胞内动态变化方法；基因组中氧化性损伤的精准定位(具有单碱基分辨率)的定位检测方法；探索从基因损伤到基因突变的关键阻断因子，为预防重大疾病的发生和减缓病情发展提供可靠的科学依据。
厦门大学张勇教授?
厦门大学张勇教授做题为“深紫外多维激光共聚焦显微荧光光谱仪器、新方法及应用”的报告。首先介绍了红树植物去除PAHs的研究背景。课题组研制了深紫外多维激光共聚焦显微荧光光谱系统（LCMFSA），紫外荧光显微、微区成像（普通和荧光寿命成像）、微区深紫外多维荧光光谱扫描。并将系统用于研究红树叶角质层不同微区中，Ant和Fla混合组分的分布差异。相对电镜，可以更好地观测到目标化合物。接下来研究了微塑料，包括瓶装水，医用生理盐水袋、输液管等，研究其在红树中微区表面的分布等结果。课题组还设计了提高植物微区样品结构完整性的切片机。
华中师范大学孙耀教授?
华中师范大学孙耀教授 做题为“分子光谱测量”的报告。根据分子光谱的挑战，调控分子内部能级之间的跃迁是关键。课题组首先发展配体-受体适配，分子配位限域，增加电子能级之间的辐射跃迁概率；利用分子多维延申，促进光谱信号的“穿透性”，发展了高信背比的光谱测量方法。分子定位取代，拉曼光谱调频，创建了高灵敏、多通道拉曼光谱测量方法，实现了复杂临床样本中多种病毒的同步测量及准确甄别，同时实现肺癌及肺炎的准确甄别及疗效评估。
四川大学 吴 鹏 教授
磷光分析 的报告。磷光干扰少，但自身灵敏度低，可将弱的磷光能量选择性转换存储后监测，提升灵敏度。课题组开发了便携式磷光分析新设备，基于磷光激发与信号采集完全分离+3D打印→磷光分析仪，优点是：无需分光元件，有利于小型化、便携式、低成本化。课题组研究了选择性重原子效应，对Hg2+，Ag+离子，都有比较好的分析结果，这产生了dsDNA基质中的临近HAE效应。课题组又发展了Ln3+-AMP基质的Gd3+磷光探针。
上海工程技术大学 尹学博 教 授?
上海工程技术大学 尹学博 教 授 做题为“发光框架材料设计及化学测量应用”的报告。根据多发光金属有机骨架的背景，课题组开发了有限层COFs直接实现强多发光，强发光空心吖嗪共价有机骨架设计，离子型、亲水性C-C单键共价有机骨架设计。开发了多发荧光MOFs的设计策略，做金属离子-配体共同发光，主客体双荧光发射MOFs，多金属发光的多色MOFs，混合MOFs多荧光发射，研究了发光机理，并展望了在化学测量方面的应用。
西南大学付志锋教授
西南大学付志锋教授做题为“噬菌体的故事--从耐药菌检测到感染性疾病治疗”的报告 ，针对细菌感染的挑战，细菌检测中耗费时间很长，近年来PCR用得越来越多，但假阴性多；抗体法太贵。用噬菌体治疗和检测都有报道。课题组发展了系列方法，如：活病毒噬菌体检测，实现了多种细菌的检测。但噬菌体的特异性过高，针对多菌株的细菌有难度，课题组采用鸡尾酒方法，可以覆盖多菌株，减少漏检。又提取了噬菌体中用于识别细菌的尾纤（tail fiber）蛋白，同比抗体价格大幅下降，并开发了蛋白喷涂的试纸条，发展快检方法。另外提取了指代噬菌体的内容素（cell-biding）蛋白，并发展了检测方法，用于金黄色葡萄球菌耐药/ 非耐药区分，从而发展了耐药菌治疗策略。
山西大学弓晓娟教授
山西大学弓晓娟教授做题为“理性设计碳点基传感器与单原子纳米酶”的报告。首先介绍了碳点及碳点基传感器。课题组基于碳点开发了多种性能优良的传感器，针对传统传感器盲目尝试的缺陷，提出了提高传感器特异性和灵敏度的策略，即从“盲目筛选，被动分析”向“理性设计，主动分析”转变。如基于亚硝酸盐诱导的重氮化反应，设计了碳点基传感器监测亚硝酸盐；基于金属配位竞争作用检测桑色素；构筑三位一体法检测临床阳性血液样本中的尿醛。近年来还构建了系列纳米酶，比如利用茶多酚为前体构建了免金属纳米酶，构建了碳点基Pt单原子纳米酶，以及提出钌单原子纳米酶，提出普适性的制备方法，构筑了检测巯基类似物检测的传感器。总结看，课题组通过一系列的探索研究，提出了一种普适性、单原子负载量高的碳点基单原子纳米酶制备方法，初步探索了它们在生物医学、分析传感领域的应用，相关研究不仅为设计高效的碳点基单原子纳米酶提供了新思路，而且拓展了碳点基单原子纳米酶在传感和生物医学领域的应用。
福州大学林振宇 研究员?
福州大学林振宇 研究员 做题为“微通道ECL 传感器的构建与应用 ”的报告。课题组设计离子电流调控的微通道ECL传感平台，有效孔径调控离子电流和ECL信号，发现直径很小（3μm）时电荷密度变化大可以利用，负电荷微通道产生电渗流（EOF）变化。构建了负电性OTA直接检测的微通道ECL传感器。比较不同策略富集效率后，以叠氮基与硫化氢的反应为研究模型，设计高效化学反应的微通道ECL传感器，提高化学反应效率。
成都理工大学张信凤 教 授?
成都理工大学张信凤教授做题为“基于光敏催化反应的环境分析方法”的报告。课题组研究了光敏催化信号放大，DNA调制光敏效应，利用调制光敏效应，检测海水中UO22+。另一种方法用目标物光敏催化直接检测十溴联苯醚，并对光敏比色检测机理进行了验证，可实际应用于模拟土壤和灰尘样品中。还研制了用于蓝光光敏可视化检测的凝胶贴片，评价了其可靠性，抗红光干扰性，实际应用于电脑、iPAD电子产品。课题组还用光敏一步合成亚甲基蓝水凝胶法，用于氧气检测，并用于家庭鱼缸水溶解氧的检测。课题组还用光敏方法合成合成了硫量子点，提高了量子产率，并用于生物成像分析。将光敏催化与MOF催化结合，设计级联光敏降解、检测有机磷农药体系。
南宁师范大学黄珊 教授??
南宁师范大学黄珊 教授 做题为“镍掺杂碳点制备及高灵敏检测与光热/光动力协同治疗”的报告。课题组用一步法水热合成精准制备了镍掺杂碳点，并表征了其光学/磁性能。开发了高灵敏度检测Fe（III）-PPi的方法，其荧光单信号可逆，荧光/比色双模式检测，可高灵敏度检测PPi，考察了其光热性能，并用于MCF-7活细胞检测。发展了光热/光动力协同抗癌法，开发ROS探针进行胞内ROS监测。
?中国石油大学曾景斌 教 授?
?中国石油大学曾景斌 教 授 做题为“光/磁纳米材料的精准合成及传感应用 ”的报告。课题组的一个研究方向是生物毒物的体外诊断，开发了“金包银”测流免疫分析技术检测新冠（病毒）抗体，可以做拉曼也可以做比色检测。开发了磁性、等离激元探针的设计并用于病原体检测，水相制备了系列Ag-Fe3O4、Au-Fe3O4二聚体纳米粒子，以及三聚体多组分纳米粒子。结合固相微萃取技术，开发光驱动纳米马达捕获、原位光热成像检测病原体。精确设计了氢键有机框架（HOFs）荧光探针，用于测流免疫分析标记物。
广州大学 荣铭聪 副教授?
广州大学 荣铭聪 副教授 做题为“荧光碳量子点对活性氧和活性硫的检测及细胞成像 ”的报告。首先探讨了比率型荧光CDs的合成，一步法合成绿色、橙色双发射荧光D-CDs，研究比率型荧光CDs对H2S的传感，研究了其细胞成像效果。还合成了椭圆状绿色荧光G-CDs探针，研究G-CDs@[Ru(bpy)3]2+对HCIO的传感，探究其性能和实际检测应用，如水环境系统的可视化定性定量检测，也研究了其对Hela细胞等对外源性、内源性HCIO的成像。还研究了CDs的分裂与聚集，波长移动型与比率型G-CDs@O-CDs（M-CDs）对ONOO-的传感。
?中国计量大学张凡利 副教授
?中国计量大学张凡利 副教授做题为“等离激元热点内光场调控及增强光谱分析 ”的报告。首先介绍了局域等离激元及存在形式，课题组在光催化、非线性光学、微纳器件方面开展了一些工作。构筑了一个热点体系，进行等离激元纳米光腔内稀土离子发光性质调控，其稳态荧光强度增加800倍、自发辐射速率提高408倍，并研究了机理、稳定性。等离激元光腔的存在，有效改变电子布居数分布，实现对特定光子辐射过程/电子衰减路径的有效调控。接下来研究了等离激元诱导的磁共振效应（PIWR），构筑模型，进行热点内磁偶极增强及光学性质调控。
四川大学袁晨 副教授?
四川大学袁晨 副教授做题为“基于结晶多孔材料的手性荧光传感研究”的报告。首先介绍了Cage-COF转化过程中的手性记忆策略，开发了一种Cage合成策略，证明Cage-to-COF 过程中存在手性记忆，降低CCOF合成难度，原料便宜易得，可拓宽CCOF的设计思路和种类。课题组还高效构建有序多级孔MOF薄膜材料，同时提高灵敏度+手性选择性，实现大尺寸蛋白质分子的高效识别。
吉林师范大学王晶副教授?
吉林师范大学王晶副教授 做题为“2维有机异质结构的制备及其光波导和光致变色性能 ”的报告。该研究开发一种简单实用的方法来合成包含多种光学性质的二维有机异质结构。提供了一种将多种光学活性材料集成到一个光电系统中的方法；建立集成多种光学现象的异质结构模型。分别介绍了：构筑模块的制备及其光学特性研究，有机异质结构的构筑及形貌调控，有机异质结构晶格导向外延生长机制，有机异质结构光波导及光致变色特性研究 。
