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活體光學(xué)傳感相對(duì)于其他活體傳感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其非侵入性、無(wú)電離輻射以及實(shí)時(shí)原位監(jiān)測(cè)。然而，活體光學(xué)傳感長(zhǎng)期以來(lái)的難點(diǎn)是深組織下的高信噪比實(shí)時(shí)傳感。《自然.納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）期刊2022年5月30日以《深組織光學(xué)傳感》“A Deep Tissue Optical Sensing”為題發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系張凡教授團(tuán)隊(duì)受邀撰寫(xiě)的評(píng)述文章。

張凡課題組總結(jié)前期研究進(jìn)展，特別結(jié)合2022年5月30日《自然.納米技術(shù)》在線(xiàn)發(fā)表的麻省理工學(xué)院（MIT）Michael Strano教授的最新研究成果進(jìn)行了專(zhuān)題評(píng)述，重點(diǎn)介紹了一種檢測(cè)深層生物組織光信號(hào)的技術(shù)，該技術(shù)可以幫助在活體深組織中進(jìn)行實(shí)時(shí)原位監(jiān)測(cè)和化學(xué)傳感。該評(píng)述文章提出了影響活體光學(xué)傳感信噪比的兩個(gè)重要因素是生物組織對(duì)光信號(hào)的吸收散射和生物組織自身產(chǎn)生的熒光背景干擾。文章歸納了目前克服這兩個(gè)因素的主流策略可以分為光譜濾波（通過(guò)在特定熒光窗口中收集所需光信號(hào)以濾除背景熒光從而提高信噪比）和時(shí)間濾波（通過(guò)時(shí)間分辨熒光獲取光信號(hào)從而提高信噪比）。在此基礎(chǔ)上，探討了Michael Strano教授團(tuán)隊(duì)此次報(bào)道的波長(zhǎng)誘導(dǎo)頻率濾波（Wavelength-induced frequency filtering, WIFF）的優(yōu)越性在于能夠幾乎完全去除自發(fā)熒光背景和生物運(yùn)動(dòng)信號(hào)擾動(dòng)等實(shí)驗(yàn)因素帶來(lái)的背景噪聲。這種基于頻率濾波的新策略為活體光學(xué)傳感提供了全新的視角，有望助力其邁向臨床應(yīng)用。同時(shí)，張凡教授提出因?yàn)樵摷夹g(shù)受限于單點(diǎn)信號(hào)探測(cè)，雖然保證了時(shí)間分辨率，但是以犧牲了空間分辨率為代價(jià)提高了信噪比，目前僅適用于單點(diǎn)光學(xué)傳感，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍的成像研究，未來(lái)如果這項(xiàng)技術(shù)能被擴(kuò)展到活體光學(xué)成像，將大大擴(kuò)展其應(yīng)用場(chǎng)景。復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系陸凌飛博士為該評(píng)述文章第一作者。

   圖1. 波長(zhǎng)誘導(dǎo)頻率濾波（WIFF）方法的原理示意圖（a）及其用于活體光學(xué)傳感時(shí)在克服生物運(yùn)動(dòng)干擾（b）、實(shí)現(xiàn)深組織檢測(cè)（c）和探針適用性（d）方面的優(yōu)勢(shì)。

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