“探针”荧光探针成像技术 帮助人们看清“神经”活动

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生老病死，一直是地球上所有生物体都无法逃脱的一个生命历程。在人类文明的发展过程中，我们从未停止过与疾病和衰老的抗争。相比于古人，我们现在的寿命其实已经延长了很多。不可否认的是，医学事业的不断进步在这一过程中发挥出了巨大作用。但也正是物理、化学以及生物等学科的共同促进，才促使着人们医学事业不断取得新突破。荧光探针成像技术，就是近年来在医学领域中逐渐发展起来的一项新技术。

相信日常生活中，很多人对于荧光探针技术都是一知半解。其实只要你用心了解的话，就会在自然环境中发现很多荧光现象，例如萤火虫、荧光棒以及闪闪发光的水母等。荧光探针，是荧光分析方法的重要工具，是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性地将分析对象的化学信息转变为分析仪器容易测量的荧光信号的分子测量装置。在一定体系中，当荧光探针受到周围环境的影响时，会与某种物质发生化学或物理反应，导致该分子的荧光信号发生相应改变，从而使人们获知周围环境的特征以及环境中的某种特定信息。

由于荧光探针分子具有合成简单、灵敏度高、选择性好以及可直接观察等优点，现已被广泛应用于分子、离子检测和细胞成像技术中。但近年来，随着荧光探针技术的不断发展以及生物医学等领域更高的检测需求，促使着荧光探针成像技术往更高灵敏度、更高选择性、更低检测限、更快的分析速度等方面发展。

钾元素是人体重要的金属元素，其不仅可以调节细胞内渗透压和体液的酸碱平衡、参与细胞内糖和蛋白质的代谢。同时，由于它能够影响生物神经的健康和兴奋，维持神经元间的突触传递，因此在医学领域中，钾离子浓度变化是研究神经系统功能及其异常的重要方式。然而，现有的钾离子探针只能用对人体伤害较大的紫外光或可见光激发，因其在活组织中易被吸收和散射而只能应用于大脑浅层，面临着抗干扰性差，选择低，难以区分钠、钾离子等多种制约，无法实现钾离子的特异性监测。

据科技日报报道，近日我国科研人员开发了一种可用近红外光激发的钾离子荧光纳米探针，可实时监测伴随神经活动的钾离子浓度的动态变化。据了解，该探针的直径为85纳米左右，具有内核上转换发光纳米颗粒、中间层钾离子感应探针以及外层的钾离子选择性薄膜这三层核壳结构，是灵敏度较高的特异钾离子探针。

目前，科研人员已经利用该探针成功监测了斑马鱼和小鼠脑中伴随神经活动的钾离子浓度的动态变化。这一新型探针的开发，不仅为设计近红外光激发的其他离子特异探针提供了新思路，同时也为探究神经元细胞内、外离子活动的变化开辟了实时动态监测的新方法。

经过漫漫几千年的发展，人类现有的医学技术已经相当先进了。从物理学中的超声波、核磁共振到化学界的放射性元素诊断、再到生物学中的细胞与基因工程，各个领域中的无数科技成果都在不断促进着人类医学事业的发展。相信随着更多医学成果的不断涌现，在应对疾病与死亡、延长人类寿命等方面，我们也将会更加得心应手。

编辑点评：作为医学领域中逐渐发展起来的一项新技术，荧光探针成像技术的荧光性质可随所处环境的性质，如极性、折射率、粘度等改变而灵敏地改变，该技术也在标记抗原或抗体、表面活性剂胶束、双分子膜、蛋白质活性位点等处微观特性的探测中发挥着积极的作用。

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