2025年11月26日，清华大学药学院药学前沿学术论坛第三十二期在医学科学楼B323会议室成功举办。本次论坛由储凌副教授主持，邀请到了复旦大学化学系教授、国家杰出青年科学基金获得者张凡教授作为本期嘉宾。张凡教授以“近红外第二窗口活体动态成像分析”为主题，系统介绍了其团队在活体荧光成像、近红外探针创新与活体可视化技术转化方面的最新进展与思考。
张凡，复旦大学化学系教授，国家杰出青年基金获得者，美国生物医学工程学会会士、英国皇家化学会会士、科学探索奖获得者。2012年协调成立了复旦-陶氏化学联合研究中心，任研究中心副主任。2020年成立了上海市生物医学检测试剂工程研究中心，任中心主任。长期从事波长可调控的近红外化学探针、成像仪器搭建及活体成像方法学等方向研究，在长波近红外化学探针制备、成像仪器搭建以及活体荧光寿命成像技术等方面均获得了广泛的影响力。已发表SCI论文100余篇，其中包括Cell, Nat. Mater., Nat. Nanotechnol., Nat. Rev. Engineering., Nat. Photonics 等顶级期刊，论文总引用次数超30000余次，累计超过50篇论文入选ESI高被引论文，2018-2024入选全球高被引学者，获得日本化学会Asia speciallecture奖，2023年度稀土科学技术奖(第一完成人)，2022年科学探索奖，上海市自然科学一等奖(第一完成人)，2020年度国家自然科学一等奖(第四完成人)、2019年度教育部自然科学一等奖等荣誉。
张凡教授从光学生物成像的前沿需求切入，首先回顾了光学成像发展过程中的关键里程碑，包括1905年诺贝尔化学奖对有机染料化学的奠基意义、2008年诺贝尔化学奖授予绿色荧光蛋白（GFP）的发现与应用、以及2014年超分辨率光学成像获得诺贝尔化学奖所带来的技术革命。他指出，活体成像的核心目标是观察机体内真实、原位发生的生命过程，而长期传代的细胞系与机体真实环境差异巨大，因此深层活体成像技术的发展具有非常重要的意义。在传统可见光成像受散射与吸收限制的情况下，近红外光尤其是第二近红外窗口（NIR-II，1000–1700 nm）凭借更高组织穿透能力和更低背景噪声，为实现高分辨率、高灵敏度的活体成像提供了关键技术路径。然而，由于分子结构在向长波长拓展时会面临不稳定、量子效率下降、水环境中发光受限等难题，构建能在生理环境下实现明亮、稳定发光的近红外探针一直是该领域的核心挑战。
围绕这一问题，张教授介绍了团队从自然发色团如卟啉环出发，通过精准化学调控拓展吸收和发射波长，并发展稳定罗丹明发色团开关、利用稀土元素获得极窄发射峰、以及通过蛋白骨架“固化”长波长分子等策略，在近红外探针的发光效率、稳定性和功能化方面取得的一系列突破。此外，团队自主搭建了可实现激光快速切换和双相机同步采集的多通道活体成像系统，使得不同器官、不同细胞类型以及不同生物事件的实时动态可视化成为可能，并能够在无需频繁更换滤光片的情况下获得高质量的多维多通道成像数据。
在疾病模型研究中，这一技术已成功应用于脑中风模型中免疫细胞的动态聚集可视化，以及炎症反应、组织损伤等多种状态的深层实时成像。张教授进一步介绍了团队在深组织功能成像中的探索，包括利用探针结构调控实现对pH、微环境极性及氧化还原状态的原位检测，使活体成像从单纯结构观察迈向对微环境功能的实时解析。在报告中最具亮点的部分，则是团队发现多种组织存在内源性近红外发光物质，例如正常肝组织呈现明亮信号，而肿瘤区域反而呈黑暗状态；这一现象已在肝脏、脑、胃肠道、淋巴、乳腺等多器官中得到验证。基于这一“天然对比度”，团队已开展临床手术导航实验，无需注射外源探针即可精确分辨肿瘤边界，展示了强大的临床潜力。同时，团队正与影像企业合作尝试将该技术应用于可穿戴式导航设备，并探索将近红外技术用于未来的AI辅助手术系统。
在总结部分，张教授强调科学发现与技术工具相互促进，技术的每一次发展都可能开启新的研究方向，“每一篇论文都不是结束，而是下一阶段的开始”，鼓励青年科研人员保持探索精神，加强基础研究与临床应用之间的联系，不断推动成像技术向更深层次、更广领域发展。
在问答交流环节，与会师生积极提问，并与张教授就AI在近红外分子设计中的可行性、近红外探针在真实临床场景中的应用价值、多通道深层成像的技术实现原理，以及label-free近红外信号的来源等议题展开了深入讨论。
报告结束后，储凌副教授为张凡教授颁发了论坛纪念证书并合影留念。
