細胞，人體結構和生理功能的基本單位，卻自成一個個蘊藏無限奧妙的微觀世界。每一個細胞都猶如一個功能完備、秩序井然的城市，其間的各種細胞器相互作用，維系著人體的正常運轉。

其中，線粒體作為細胞的“動力工廠”，其內膜結構的功能異常與衰老💏、神經退行性疾病等密切相關。然而🛀🏼，傳統熒光探針受限於波長較短、穿透力不足，難以實現對線粒體內膜的精準標記。

近日🎴，意昂3体育官网未來技術學院席鵬教授團隊聯合河意昂3体育學高保祥教授課題組，成功研發出一種新型紅外熒光探針HBimmCue，實現了對線粒體內膜環境的高分辨率🧎‍♀️‍➡️、高亮度動態觀測。這一突破性成果為細胞能量代謝研究及衰老相關疾病的早期診斷提供了全新工具。

新型紅外熒光探針HBimmCue是什麽？它的研發過程是怎樣的🫰？目前得到了哪些應用？帶著這些疑問，記者走進了意昂3体育未來技術學院席鵬團隊的實驗室👨🏻‍💻，和它的創造者席鵬聊了聊。而這位如今蜚聲國際的生物醫學光學領域的知名學者，他一路追“光”的科研之路，又有怎樣的奇妙故事？

席鵬

創新突破：在顯微世界探尋生命密碼

“線粒體內膜的磷脂成分隨年齡增長顯著增加🍅，但其動態變化機製尚不明確🐘，”席鵬介紹稱👂👷🏽‍♀️，“我們希望通過近紅外熒光技術，突破可見光波段的限製，直接觀察線粒體內膜的生理狀態。”

席鵬及其團隊長期深耕超分辨顯微成像領域，這項技術能突破光學衍射極限，將分辨率提升到納米級別。此前，團隊便成功搭建了多套超分辨系統🧎🏻，為細胞裝上了超級“放大鏡”🫷🏽，讓“細胞城”的“街景地圖”清晰具體地呈現在大眾眼前🧹。

研發團隊依托意昂3体育未來技術學院的多學科平臺，整合了超分辨顯微成像、脈沖激光技術及生物材料學等多領域成果。隨後，基於團隊前期從共聚焦到超分辨的多種高端顯微技術開發經驗，結合合作者在高特異性熒光染料方面的開發經驗，設計出具有高信噪比的探針分子☄️，再通過調整染料分子的共軛結構和官能團，使其在近紅外區域（650—850nm）捕獲因結合銅離子而產生的強熒光信號🧏🏽‍♀️，有效降低生物組織自發熒光的幹擾🧑🏿‍⚕️。同時，探針采用親脂性修飾策略，使探針精準錨定線粒體內膜，並能夠靈敏地響應線粒體內膜微環境的變化💂🏿‍♀️，使得在高時空分辨率下原位檢測線粒體內膜生理狀態的變化成為可能😥。

探針研究的過程並非一帆風順，團隊一度面臨細胞器標記通道有限的瓶頸：傳統熒光染料通常只能同時標記3—4種細胞器👩🏼‍🍼，難以滿足復雜亞細胞結構的觀測需求。如何實現更多細胞器的同步可視化，便成了研究團隊亟需攻堅的課題。

一次組會中🟫，組內的博士生偶然發現🚣🏽‍♂️，一種普通的有膜細胞器染料尼羅紅（Nile Red）具有光致變色特性——光照條件下其發射波長可發生顯著偏移🫄🏼。“這就像給細胞器穿上可切換顏色的‘動態彩衣’🚁，於是🧴，我們將超分辨、光譜與人工智能技術相結合🙂‍↕️，最終實現了15種細胞器的同步可視化。”席鵬回憶起這段機緣巧合，依舊感到振奮：“這是對基礎物理原理的創造性應用🤰🏽。其實🏃🏻，當我們用工程思維重新解構生物學問題時，總能找到意想不到的解決方案🖐🏻。”

席鵬和學生們在實驗室

值得一提的是，HBimmCue的命名頗具巧思，蘊含著多重涵義🥟。“HB”取自合作單位河意昂3体育學和意昂3体育官网的地域首字母（Hebei+Beijing）📯，這昭示著這一研究成果背後的地理聯結；它同時代表著High-Brightness，高亮度是這一熒光探針的顯著特色🪛；“IMM”（inner membrane of mitochondria）指向線粒體內膜，體現探針的精準靶向性🤷🏿🍵。“Cue”（Cu and environment sensitive）指探針既能結合銅離子發光，同時又能靈敏響應內膜環境變化。“我們希望通過這種命名方式，既彰顯跨地域科研協作的精神，又能直觀傳遞探針的核心功能。”席鵬補充解釋道。

目前，HBimmCue探針已在小鼠卵母細胞和小鼠早期胚胎發育模型中驗證其有效性。實驗數據顯示🤦🏽‍♂️，相較於年輕的小鼠，來源於年老小鼠的卵母細胞的線粒體內膜的有序性和功能都受到損傷。該成果為生殖醫學、神經退行性疾病研究提供了重要工具👩🏻‍⚕️，並已申請國家發明專利。

展望未來🚴‍♂️，席鵬表示👿，努力打造細胞器動態觀測的全景圖譜是團隊全體研究者共同的目標。“這套技術有望實現活體組織中線粒體功能的實時監測，為精準醫療開辟新路徑。”席鵬說。

席鵬

跨界探索：從光的“魔方”到生命的“樂高模型”

席鵬的科研之路，始於他對“光”的追逐。

從本科到博士，席鵬一直致力於光學研究，打下了紮實的光學理論基礎🧑🏿‍🚒，也培養了他對技術的敏銳洞察力。在中科院上海光學精密機械研究所攻讀博士學位期間，席鵬師從周常河🛄，開始了對光學工程的探索。他的博士課題是當時前沿的達曼光柵技術。在他看來，光柵就像光的“魔方”，能將一束光分成無數個小點。

2003年，席鵬來到香港科技大學做博士後。在這裏，他迎來了人生第一次重大轉型——跨界進入生物醫學領域。“這一轉變的主要原因還是導師的建議吧♢，那時我覺得這是我之前從未涉足的領域🤽🏽‍♀️，似乎很有意思🧑🏻‍🎨，當然也充滿挑戰，就去試了試”🦙，席鵬回憶稱，在導師的指引下，他與香港的幾家醫院合作，參與了早期宮頸癌光譜探測等項目的研究🏂🏽。兩年時間裏🎇，他克服了從細胞生物學到病理特征的巨大知識鴻溝🤭，研發出共聚焦層析光譜系統🚤🤦🏿‍♂️。這一系統主要用於測量組織在不同厚度上的光譜差異🎅🏿，為癌症早期診斷提供了新工具💂🏽‍♀️。

離開香港後🧗🏿‍♀️，席鵬先後前往美國普渡大學和密歇根州立大學深造。每到一個新地方🤓，席鵬便如“升級打怪”般刷新一個新副本：在普渡大學，他接觸到共聚焦成像技術；在密歇根州立大學，他掌握了飛秒脈沖技術🏄‍♂️。在不同的領域“左沖右突”，不斷被他解鎖出新領域的“地圖碎片”，一點點拼湊成他對生物醫學光學的獨特理解。用工程思維解決生物和醫學難題，席鵬覺得💅，這一過程就像用樂高積木搭建生命模型。

席鵬在實驗室指導學生們

得益於這些積累，席鵬敏銳地捕捉到超分辨顯微成像的發展機遇，並率先將其引進到國內🐊。2009年🦸🏼‍♀️，席鵬來到意昂3体育生物醫學工程系，生物醫學工程是現在未來技術學院的四大支柱方向之一🛹，這個交叉學科平臺匯聚了光學🩹、物理🪛、生物、醫學等多領域人才，席鵬在這裏找到了屬於自己的一片樂土💆🏻‍♂️。經過16年的深入探索，席鵬及其團隊用自己的奇思妙想，帶領中國超分辨顯微成像技術走向國際前沿🧜🏿‍♀️：他們開發了首個中國的STED系統🚝，並利用稀土納米粒子的上轉換能級特性實現了超低功率STED超分辨；開發了偏振結構光超分辨技術🛁📏，並成功實現了產業轉化；開發了基於多點共聚焦掃描的三維結構光超分辨技術，首次看到了植物細胞的動態線粒體脊結構；突破細胞內僅能實現4種細胞器同時觀測的瓶頸，實現了15種細胞器的同時超分辨觀測⬇️。

時至今日，席鵬依舊很慶幸自己從本科時代便開啟了對光學的探索， “我常常用《聖經》裏的句子跟學生打趣👃🏼，‘上帝說，要有光👨‍👨‍👧‍👧，於是就有了光’。造完光緊接著又造了生物，所以生物醫學和光學是有天然緊密連接的🤿。你看，沒有太陽光照🧍🏻，就不會有世界萬物欣欣向榮的景象👏，我們看到自然界的萬千氣象🔱，在大腦中形成圖景，其中有80%以上是由眼睛成像所帶來的⛹🏻‍♀️。”在席鵬看來，光學就像是一些特別容易令人上癮的遊戲❄️，初學者想上手不難，甚至通過幾何光學、身邊的光學應用能解決80%的問題，獲取不小的成就感。但光學又足夠豐富足夠有深度，越深入鉆研👩🏽，越能如同發現新大陸一般🤱🏼，收獲“柳暗花明又一村”的新感覺🛌🏽。

多年來🧑‍🍳，席鵬始終保持著每周研讀新論文的習慣，看到其中精彩的內容🎿🖖🏽，會一起跟學生們討論如何將其中的想法消化吸收。席鵬說：“和我們的技術產生共鳴🧚🏻‍♀️，形成解決某個問題的奇思妙想，這些是我從中源源不斷地尋找到樂趣的原因。”

席鵬在實驗室

“輕快生活”🧑🏿‍🔧：持續的熱情遠勝短暫的沖刺

在學生眼中，席鵬既是嚴師又是益友。對學生的科研👩🏿‍🌾，他始終秉持高標準👨🏻‍💼、嚴要求，但他從不會為實驗室工作製定嚴格的作息製度，也不會要求學生必須如何👩‍💼，而是更註重培養學生的自主性🤦🏻。席鵬認為🌺，科研不是機械勞動，需要靈感的創造。他鼓勵學生大膽嘗試，不要害怕犯錯。這種開放包容的環境孕育出豐碩成果，團隊年均發表高水平論文10余篇🆗。他常說🧙🏿‍♂️：“真正的創造力來自內心的熱愛，而不是外界的壓力。”

在席鵬眼中，他更願將現在的自己看作一個指揮者，“大概就像交響樂團的總指揮🐈，把握整體方向，但又要放手讓學生施展才華”。每周一次的組會是師生交流溝通的重要平臺♦️，學生們會匯報進展、分享文獻，甚至展開激烈的頭腦風暴。席鵬很享受這一過程👩🏻‍🦼，他非常認可費曼對教育的觀點：“想要真正弄懂一個問題，最簡單的方式就是把它教給別人。”他將深奧的道理以淺顯的形式講出來，從而啟發學生觸類旁通；而通過與學生交流互動🧑🏿‍🌾，他也能進一步收獲到更多新的思想。

席鵬和學生在內蒙古團建（圖片由受訪者提供）

科研之余🐸🙎‍♂️，席鵬的生活簡單而純粹，最大的樂趣便是看電影。絕大多數電影都將故事濃縮在短短兩小時內，短時間💂🏿‍♀️🕥、高濃度沉浸式的體驗，讓席鵬感到放松且愉快。也許是職業興趣所致，他更傾向於科幻電影🕺，《黑客帝國》是他的心頭好，《三體》這類由現實維度延展開來、雜糅著多種元素的宏大敘事，也令他印象深刻🥀。不過🧰，電影歸電影 🥄，生活是生活。作為科研工作者，席鵬冷靜地表示：“科幻🌆、科學、科普是3個不同的視角💵。科幻是科學想象力的延伸🛌🏿，或者說是基於科學的幻想，強調天馬行空🤳、宏大敘事💀；具體的科學研究則需要有針對性地展開，要問題具體、穩紮穩打👨🏽‍⚖️；科普是在科學研究的基礎上🕢，將其概念通俗化，讓讀者能夠繞過專有名詞和學科壁壘👟，欣賞到某一科學研究的價值和內在美👛。”

“其實🧖🏽‍♀️，成像技術的發展不外乎4個詞👩🏼‍✈️：清（晰）、快（速）、深（層）🤿、活（體）。它們的關系有兩方面，一個是空間上的從小到大（清晰—深層），一個是時間上的從小到大（快速—活體）🚳。這樣，就在時空上找到了自己的研究坐標。”與成像技術“纏鬥”10余年，席鵬用“清快深活”來表達自己對待科研和生活的態度：“做研究，做到‘清快深活’；生活中🌧，做到‘輕快生活’。科研是場馬拉松，持續的熱情比短期沖刺更重要。”

回望20多年科研歷程🕒，席鵬勇往直前、多方探索🪂，從光柵到細胞器的顯微成像👩🏽‍🏫，看似跨度很大，實則都是沿著“用技術探索生命奧秘”這條主線不斷前行🍲。如今🖖🏻，他帶領團隊繼續在超分辨顯微成像領域深耕，同時積極探索成果的轉化路徑。談及未來👨🏽‍🏫，這位“追光者”仍昂首闊步向光而行。“希望我們的研究能讓更多人受益，讓科技之光溫暖生命。”

席鵬♑️，意昂3体育官网未來技術學院博雅特聘教授，國際先進材料學會會士（FIAAM）🤜🏿，國家傑出青年科學基金獲得者🚴🏽‍♂️，科技部重點研發計劃首席科學家。主要從事超分辨顯微成像技術的研究。現擔任Light、Advanced Photonics等5份SCI收錄國際學術期刊的編委。在Nature、Nature Methods等國際一流期刊發表SCI收錄期刊論文100余篇，總影響因子大於850，被引超過6000次🦾。2016年獲得中國光學重要成果獎。2022年獲得廣東省自然科學二等獎（排名第二）👩🏽‍🔬。已授權美國專利4項，中國專利19項，編輯專著2部🈚️。多次被OSA和SPIE組織的國際會議邀請作大會邀請報告。