荧光探针技术：照亮并打磨细胞成像的微观细节

来源：科技日报

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【创新火花】

本报记者 王延斌 通讯员 巩 固

科学家们始终试图实时、精准地观察细胞内部的动态。在山东省环境自适应智能化品重点实验室，实验室首席科学家、中国科学院院士唐波团队研制出新型小分子荧光探针，为深入探索生命奥秘增添了一双“慧眼”。

如同磁铁能轻易找到草丛中的铁针，在细胞研究中，荧光探针就如同这样的“磁铁”，让研究人员能清晰看到哪些分子正在工作、如何工作。“荧光探针照亮了微观世界，让细胞研究得以‘眼见为实’。”实验室主任张卫这样形容。

然而，打磨这根能“照亮”细胞的探针，团队的科研人员耗时超过三十年。正所谓铁杵磨成针，非一日之功。

实验室成员张雯向记者解释道：首先，细胞内物质成分复杂、浓度不一，荧光探针需要极高的灵敏度才能精准捕捉信号；其次，探针必须具备特异性，能够“指哪打哪”，只与目标分子结合；此外，探针还需实现对物质的实时动态监测，这要求其具备优异的时空分辨能力。

在细胞这个极度复杂且瞬息万变的“黑箱”中，为特定的分子“点亮一盏灯”，并让科学家们清晰地“看到”它发出的信号，成为该团队不懈追求的目标。

在“磨针”的初始阶段，他们回归化学与生物学的基本原理，从分子识别的“锁与钥匙”模型入手。但团队并不满足于分子间静态的简单结合，而是追求结合后能引发探针结构的瞬间变化，从而实现信号的传递与放大。

正是得益于团队在化学合成、光谱分析和细胞实验等方面的紧密协作，才得以持续推进探针性能的迭代与升级。

活性氧被称为“细胞里的幽灵信号”。它转瞬即逝，还容易与其他物质混杂，学界长期以来对其“看不见、分不清、测不准”。团队通过创制新型荧光探针和连续流分析仪器，成功攻克了这一难题。

唐波常对学生说，在实验室里，有两种能力比论文更为重要：一是“提出真问题”的洞察力，二是“解决实际问题”的执行力。他坦言，尽管如今科研条件更加优越，获取信息的方法更为丰富，但以科学研究解决真问题的导向不能改变，坚持不辍解决真问题的作风必须坚持。

“年轻人要充分借助人工智能、大数据等技术手段，创新科研范式，做到有组织、系统性地开展科研创新。”唐波说，“我坚信，中国的科学家会攻克更多世界科研难题，在科学发展史上写下更多中国故事。”