从分子黑箱到动态可视：光激活SRS技术赋能精准化学生物学研究

生命活动的本质，是无数瞬息万变的微观化学反应。分子的瞬时激活、动态代谢与相互作用，直接决定细胞状态、组织功能以及疾病的发生与修复。光激活技术的出现，实现了时空可控的分子调控，可定点、定时激活活性分子，为精准药物递送、靶向干预生命过程提供了强大手段。

行业痛点

传统光控体系长期存在“能释放、不能监测、不能定量”的核心瓶颈： 可以实现活性分子的光照激活，却无法实时追踪完整反应进程。无法获知分子释放速率、释放剂量、活体延迟效应，也无法建立剂量与疗效、毒性之间的对应关系，导致精准调控与疗效预判始终难以实现。

作为新一代高端分子成像平台，受激拉曼散射（SRS）成像天然具备实时动态、高分辨、高特异性、可定量的成像能力，可实现活体内分子的动态追踪。依托生物静默区超低背景优势，SRS在微量分子检测、动态代谢成像方面具备极强的技术优势。但目前缺少可以与光激活过程完美耦合的分子工具，即便 SRS 拥有强大的动态成像能力，也难以在光控药理、精准释药、活体疗效评价这类特定研究场景充分落地。

前沿突破，实现维度式技术突破：

针对这一领域难题，华东师范大学化学与分子工程学院崔晓燕团队联合复旦大学物理系季敏标教授团队、同济大学附属皮肤病医院汪亭研究员团队，成功构建光激活SRS实时定量成像新体系。团队创新设计新型偶氮光响应分子，将光化学反应过程转化为可被SRS实时捕捉、精准定量的特征信号，为光控化学生物学、活体精准诊疗研究开辟了全新路径。

✅ 光控信号开关，实现光化学反应全程可视

传统光控研究最大痛点是反应过程黑箱、无法定量溯源。本研究设计新型光响应分子体系，实现“无光无信号、光照出信号”的开关式响应，并依托SRS强大的实时动态成像能力，可全程记录光反应时序变化，填补了光控技术与动态SRS定量成像的联用空白。

✅ 可调光反应动力学，实现活性分子精准释放

通过分子结构修饰，研究成功实现十倍跨度光反应速率精准调控，适配不同生物场景的释药需求。该分子体系可在可见光波段高效激活、转化率高，且体外、活细胞动力学规律高度一致。可通过SRS实时信号直接量化活性分子释放进度，实现释放过程可控、可测、可预判。

✅ 细胞器靶向成像，支持亚细胞动态定量分析

配套开发的靶向分子可精准定位线粒体、溶酶体、脂滴等亚细胞结构，特异性优异。结合SRS动态成像优势，可全程追踪分子摄取、富集、代谢全过程，精准获取摄取速率、半衰期、稳态浓度等动力学参数，实现亚细胞层面的定位、动态、定量一体化研究。

图1：多细胞器靶向SRS探针实现亚细胞分辨率成像

✅ 光激活与成像一体化，亚细胞高精度时空调控

搭建原位光激活+实时SRS成像一体化平台，支持细胞局部定点光照激活，未照射区域无背景干扰，实现亚细胞尺度的精准光控触发与同步动态记录。有效解决传统全局光照精度低、无区域差异的问题，适配高精度光化学生物学研究。

图2：光激活SRS探针实现亚细胞区域的精准激活与动态成像

✅ 活体关键突破：实现分子动态过程的定量关联

研究通过斑马鱼心衰模型验证，光控释放的活性分子可有效修复心功能、改善病理表型。依托SRS活体长时动态监测能力，首次证实活体环境存在动力学滞后效应，纠正了体外数据直接套用活体的偏差。通过梯度光照控量，成功建立「SRS动态信号—分子释放剂量—活体治疗效果」的定量对应关系，实现光控药效的精准评估与预判。

图3. 光激活SRS实现活体斑马鱼实时成像

该项顶刊研究充分证明依托高性能SRS动态成像技术，可完美适配新型光响应分子体系，实现光化学反应可视化、动力学可量化、活体疗效可预判，极大拓展了光控化学生物学的研究边界。

这类高精度、高动态的分子定量成像研究需求，振电科技UltraView多模态非线性光学成像系统可实现标准化商用落地。设备适配高端SRS动态成像研究场景，同时集成相干拉曼、双光子荧光、二次谐波多模态成像技术，凭借无标记、低光毒的成像优势，适配活细胞与活体样本的长时观测需求。可同步完成分子动态追踪与生物结构解析，全方位支撑活体层面的动态观测与定量分析工作，助力前沿分子成像研究落地为常规化科研能力。

文章参考链接：

《Nature Communications》：实时光激活SRS成像，实现体内时空可控的硝酰基（HNO）释放与治疗追踪

（https://mp.weixin.qq.com/s/D_XDHgUDZARnv-EISQnmwg）