新闻网讯 近日，我校材料复合新技术全国重点实验室张明曦副研究员在先进光学成像材料领域取得重要进展，研究成果在Nature Communications、ACS Nano、Small Methods等期刊上发表，为先进光学成像材料的发展提供了重要支撑。

近红外二区荧光成像是近年来快速发展的一种生物医学成像技术，它在活体组织穿透深度、分辨率和信噪比方面具有显著优势。高性能荧光材料是实现高分辨率、深穿透近红外二区荧光成像的核心，然而其发展仍面临多重挑战：（1）近红外二区光子易发生非辐射跃迁，导致多数材料的在该区间量子产率较低；（2）材料的发射波长难以精准调控；（3）材料的斯托克斯位移小，激发与发射光谱易发生重叠；（4）材料的光稳定性差，长时间激光照射下易发生光漂白。针对以上问题，材料复合新技术全国重点实验室张明曦研究团队聚焦于半导体先进光学材料与器件，与浙江大学光电学院开展跨学科协同研究，近期在多通道荧光成像材料及临床转化等领域取得多项重要突破。

    长波段荧光材料实现活体脂肪组织成像

传统观点认为，生物组织中水分子对光子的强吸收会削弱成像信号，因此1880纳米以上波段长期被视为成像“禁区”。然而，张明曦及其合作者团队通过理论模拟和实验验证发现，水吸收在特定条件下反而能提升成像对比度，并以此为理论基础开发了基于量子点的长波段荧光活体成像材料，兼具高亮度及稳定性，波长覆盖1880-2080纳米窗口，对比度优于传统近红外二区成像子窗口。同时，针对占人体成分约20%-40%的脂肪组织，1700-2080纳米波段兼具适度吸收和低散射特性，可穿透脂肪组织并清晰分辨微细结构。在模拟肥胖患者胆囊手术的实验中，该材料成功实现了脂肪层下兔胆管分支的清晰成像，为临床腹腔镜手术中复杂解剖结构的识别提供了新工具。这项研究重新定义了近红外成像材料的选择标准，证明利用长波段荧光材料吸收与散射的协同优化可开辟更优成像窗口。以上工作在《Nature Communications》（2025, 16, 4436）上发表，张明曦副研究员与浙江大学钱骏教授为论文的共同通讯作者。

多通道荧光材料实现视频级手术导航

针对传统单通道成像在组织重叠或血管交错区域易造成信息遗漏的问题，张明曦及其合作者团队开发了新型量子点多通道荧光材料，在单一光源激发下产生多通道近红外二区信号，通过光谱分离算法消除串扰，显著提升了手术中对神经、血管及肿瘤边界的辨识度。研究团队结合无影灯激发光源与多通道同步成像技术，实现了腹部、脑部、盆腔等复杂手术区域的高清视频级（30帧/秒）实时成像。此外，利用波分复用技术还实现了多波长同步激发与信号采集。在小动物模型中，成功实现了淋巴结转移病灶的毫米级精确定位，为肿瘤切除手术提供了更全面的术中导航支持。以上工作在《ACS Nano》（2025, 19, 1743−1756）和《Small Methods》（2025, 9, 2401426）上发表，张明曦副研究员与浙江大学钱骏教授为论文的共同通讯作者。

文章链接如下：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-59630-4

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c15799

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202401426 

文：张明曦、黄玲林；编辑：曹明；审核：胡泳