光电技术在生物医学中的应用一现状与发展
光电技术在生命科学中的应用与前景展望
光电技术在生命科学中的应用与前景展望随着现代科技的发展和进步，生命科学研究面临了越来越多的挑战和机遇，因此生命科学领域采用光电技术已经成为了一个重要的研究方向。
光电技术以其高效、快速、精准、无损的特性在生命科学领域中应用广泛，如生物成像、细胞研究、生物计量学、生物医学检测、药物治疗等。
本文将对光电技术在生命科学中的应用与前景展望做一个详细的介绍。
一、生命科学中的光电技术1. 光学显微镜光学显微镜是最早应用于生命科学领域的光电技术，它通过利用光学物理原理将物质的细微结构放大到变大镜下的尺寸，以便于观察和分析细胞结构和功能。
在现代生命科学中，显微镜被广泛应用于新陈代谢、细胞分裂、细胞信号传导、微生物病理学、细胞动力学等领域，以研究细胞系统的构成、功能和动态。
2. 光片作用光片作用是指将光在样品中发生的相互作用测量，例如通过探测荧光来测量样品中的分子量、量化反应速率和城市迁移等。
该应用主要适用于单细胞和多细胞体内成像和细胞研究等领域。
3. 光学成像光学成像是将样品投射到检测器上，检测器将样品图像转换为数字格式的过程。
通过光学成像技术，可以捕捉到细胞形态、内部结构和细胞膜的形态等信息。
例如，透射、荧光、扫描电缀和显微望远镜技术。
4. 荧光探针荧光探针是一种特殊的化学物质，当其与特定样品发生作用时，由于吸收光子的能量而发出荧光，从而对生命物体进行标记、观察和测量。
荧光探针通过选择性地与分子相互作用，如测定分子在单个细胞中的定位、分子分布和激活状态，并可以用于分析分子相互作用、分子运动和蛋白质引起的反应等。
二、光电技术在生命科学中的应用1. 基因测序和基因编辑现代生命科学中，基因测序和基因编辑是非常重要的研究方向。
而光电技术以其高效、快速、精准、无损的特性，已经成为当前基因测序和编辑的标准技术之一。
例如，通过光学扫描镜以及荧光标记等技术将单个DNA分子压缩，可进行高效的测序和识别，利用荧光标记技术，对基因病毒、癌症、免疫病和神经疾病进行研究和分析，同时也为分子生物学和遗传学提供了更深层次的了解。
光电技术在医学检测与治疗中的应用
光电技术在医学检测与治疗中的应用随着科技的不断进步，医学检测与治疗中的多种技术手段得到了不断完善。
其中，光电技术是近年来得到广泛应用的重要技术手段之一。
它可以通过光学和电子学相结合的手段对生命体内的活动进行高效、准确地监测与控制，可谓应用领域十分广泛。
本文将从光电技术在医学检测和治疗领域的应用进行深入探讨。
一、光电技术在医学检测中的应用1、光电显微镜在生物领域中的应用光电显微镜是一种高级显微设备，它利用给样品照射光线和期待样品发出的反射或荧光信号来照亮生物细胞内部结构。
这种显微镜的分辨率和放大倍数都比传统的光学显微镜更高，可以使医学检测者观察到更加详尽的生命体内部的细节和结构，并对疾病发展的情况进行更加透彻的判断和解决方案的设计。
2、光谱学在生物检测中的应用光谱学是一种对物质的成份，结构，以及电子结构等方面的研究，它对于疾病的检测和治疗方面有着非常广泛和重要的应用。
通过使用不同波长的光来控制对应的化合物产生吸收和发光，科学家们可以对不同寻常状态下的细胞进行标记和监测。
3、光学生物片段分子检测方法该检测方法可以对不同类型的分子进行严格检测。
在病原菌检测方面有着重要的应用价值。
二、光电技术在医学治疗方面的应用1、光敏化疗法光敏化疗法是一种目前被广泛使用的治疗肿瘤的方法。
在治疗过程中使用一种特殊的化学物质，使它进入到病人的体内，然后通过特定的光源来激活这种化学物质，让初始化的化学物质得到激活并能对癌症细胞造成控制和破坏，同时对周围的健康细胞不会产生影响，从而达到治疗癌症的目的。
2、可见光/PDT疗法该种疗法是近年来在治疗口腔癌、皮肤癌、胃肠道癌的方面受到了广泛应用。
在治疗的过程中，通过照射患者体内的病灶区域，用来促进光敏化剂的激活，最终造成癌细胞的破坏。
3、低温处理与光电技术结合的治疗法最后一种治疗法是将低温处理方法和光电技术相结合来进行科学的治疗方法，例如在治疗白血病方面，可以将患者的骨髓细胞收集起来进行低温处理，然后将之注入身体，最后再结合光电技术产生治疗作用。
光电技术在生物医学中的应用一现状与发展
光电技术在生物医学中的应用一现状与发展光电技术在生物医学中的应用已经取得了重要的进展，并且在未来的发展中具有巨大的潜力。
光电技术是指利用光学和电子学的原理和技术，将光和电相互转换，并在治疗、诊断等方面应用于生物医学领域。
本文将从光电技术在生物医学中的应用现状和发展前景两个方面展开讨论。
光电技术在生物医学中的应用现状主要包括光热治疗、光学诊断和光学成像等方面。
光热治疗利用光的热效应，通过光照射使病变组织产生局部高温，从而杀灭癌细胞和病原体等。
光热治疗在癌症治疗中具有重要的地位，已经可以用于临床治疗。
光学诊断利用光的散射、吸收和荧光等特性，通过对生物样本的光学特性进行监测和分析，实现对疾病的诊断和监测。
光学诊断技术包括激光诱导荧光、拉曼光谱等。
光学成像是将生物组织的特征和结构显示出来，以便进行诊断和治疗。
光学成像技术包括光学相干断层扫描（OCT）、多光子显微镜等。
这些技术在生物医学研究和临床医学中已经得到了广泛应用，并且取得了显著的成果。
然而，光电技术在生物医学中的应用仍然存在一些挑战和问题。
首先，光电技术的应用需要成本高昂的设备和专业的操作技术，限制了其在临床中的普及。
其次，光电技术的安全性和生物相容性问题也是需要解决的关键问题。
在光热治疗中，对非靶细胞的杀伤问题仍然存在。
在光学成像和诊断中，对于光散射和吸收等方面的精确模型和算法仍然需要进一步优化。
此外，光电技术的研发和应用需要跨学科的合作和交流，从而推动其进一步的发展。
光电技术在生物医学中的应用发展前景广阔。
随着生物医学研究和临床需求的不断增加，光电技术将发挥越来越重要的作用。
光热治疗在癌症治疗中已经取得了重要的进展，未来可能会应用于更多类型的肿瘤，并与其他疗法相结合。
光学诊断和成像技术将进一步发展，实现对生物组织和病变的更精确的监测和诊断。
此外，光电技术与其他领域的交叉研究也将推动其应用的广度和深度。
例如，将光电技术与纳米材料和基因工程相结合，可以实现更准确和高效的治疗和治疗监测。
光电技术在生物领域中的应用与前景展望
光电技术在生物领域中的应用与前景展望引言：生物领域是近年来科学研究的热点之一，光电技术作为一种先进而多功能的技术手段，被广泛应用于生物医学研究、生物检测、生物成像等领域。
本文将详细介绍光电技术在生物领域的应用以及未来的发展前景。
一、生物医学研究1. 光学显微镜技术光学显微镜技术通过对生物样本的可见光透射或反射图像进行观察和分析，为生物医学研究提供了不可或缺的工具。
随着光学显微镜技术的不断发展，分辨率和灵敏度得到了极大的提高，能够直接观察到微生物、细胞、组织和器官的微观结构和功能。
2. 激光刀和手术激光技术在生物医学研究中的应用也非常广泛，例如基于激光技术的激光刀和激光手术能够用于治疗肿瘤、白内障、近视等疾病，术后恢复快速、效果显著。
3. 光谱学和光电化学光谱学是通过研究物质与光的相互作用，分析物质的成分、结构和性质的一门科学。
在生物医学研究中，光谱学可以用于分析生物样本中的蛋白质、核酸、药物等成分，为研究生物分子的构造和功能提供重要信息。
二、生物检测1. 光电传感器光电传感器是通过光电效应对光信号进行检测和转换的传感器，可以用于检测微生物、细胞、蛋白质等生物样品中的有机化合物、离子、气体等的浓度和活性。
光电传感器具有高灵敏度、快速响应和无损分析等优点，为生物检测提供了一种高效和准确的工具。
2. 纳米生物传感器纳米生物传感器基于纳米材料和纳米结构，利用光电技术对微小生物和生物分子进行快速、灵敏的检测。
纳米生物传感器具有高特异性、高灵敏度和高选择性等特点，可以广泛应用于生物医学检测、食品安全检测等领域。
三、生物成像1. 光学断层扫描技术（OCT）OCT是一种基于光学干涉原理的非接触式成像技术，可以对活体组织进行高分辨率、实时的成像。
OCT技术的快速发展使得研究人员能够进行眼底、皮肤等组织的断层成像，有助于早期疾病的检测和诊断。
2. 荧光成像技术荧光成像技术通过对荧光标记的生物样本进行成像，可以观察生物样本中特定分子的分布和活动。
光电技术在生物医学中的应用研究
光电技术在生物医学中的应用研究一、引言生物医学科学和光电技术是两个不同的领域，但是，不可否认，它们有着密切的联系。
光电技术的广泛应用正在推动着生物医学的进步，不断拓展着生物医学的应用领域。
在本文中，我们将探讨光电技术在生物医学领域中的应用研究。
二、生物医学中的光电技术光电技术包括许多技术，如红外光学、拉曼光谱、激光、光学成像和光谱分析等。
这些技术不仅可以用于基础研究，还可以直接应用于临床医学。
下面，我们将介绍生物医学中应用最广泛的光电技术。
2.1 光学成像光学成像技术可以获取生物组织内一系列的结构和功能特征的图像信息，例如体表显微镜、前列腺超声引导系统、放射免疫显微镜、激光共焦显微镜和多光子显微镜等。
这些技术不仅适用于二维和三维光学成像，还可以在高达几毫米深的组织内进行定量三维光学成像。
生物医学中的多光子显微镜是一个非常有用的工具，可以进行体内三维显微成像。
它使用激光通过组织穿透并激活荧光标记物发射荧光，并将反射的荧光通过多道探测器显微镜进行成像。
这种技术已经应用于神经科学，肿瘤学，心血管疾病等领域。
2.2 光谱分析光谱分析是一种将样品接受到光的特定频率范围内进行测量的方法，可以通过分析吸收、散射、荧光或拉曼光谱来检测生物体内成分的变化。
近红外（NIR）光谱是一种常用的光谱分析技术，可以用来定量测量血氧含量、脂肪含量和蛋白质含量等生物化学参数。
这种技术已经应用于肿瘤鉴别和脑缺血等疾病的诊断。
拉曼光谱技术是一种用来分析分子振动、键长和吸收能级的分析方法，也可以用来确定不同组织的组成和生物化学特性。
这种技术已经成功用于肿瘤诊断和显微分析。
2.3 激光和光热疗法激光是一种通过放大单色光束来产生聚光的光束，适用于不同类型的生物体的分子成像。
光热疗法是一种治疗肿瘤和其他疾病的方法，其中光热转化剂被注入到靶组织中，并通过激光产生高温处理组织。
激光治疗已经成为一种治疗癌症的方法，尤其是用于治疗癌症的早期阶段，例如乳腺癌、肝癌、肺癌和口腔癌等。
光电技术在生物医药领域的应用及其未来发展趋势
光电技术在生物医药领域的应用及其未来发展趋势在不断发展的时代背景下，科技领域的不断创新和进步，不仅推动着社会的发展，也为疾病的治疗和诊断提供了更多的可能性。
其中，光电技术在生物医药领域的应用十分广泛，有着非常重要的作用。
本文将从光电技术的基本原理入手，探讨其在生物医药领域中的应用及未来发展趋势。
一、光电技术的基本原理光电技术是指利用光学和电子学的原理来完成信息处理和传输的技术。
其中，最基础的原理就是光电效应。
光电效应是指金属表面受到光照射时，会自由电子逸出的现象。
根据光电效应的原理，光电技术的应用也有很多种，例如光电传感器、激光器、太阳能电池等等。
在生物医药领域中，光电技术也有非常广泛的应用。
二、光电技术在生物医药领域的应用1、光学成像技术光学成像技术是利用光道系统观察并记录物体内部或表面的形态和结构，其中最常用的就是显微镜。
在生物医药领域中，利用光学成像技术可以观察和记录生物体的形态、结构、内部情况等等，这对于疾病的诊断和治疗具有非常重要的意义。
2、光任意形变光任意形变，是指通过光控技术对某些材料进行形变，如光敏聚合物、液晶、智能材料、毛细管等。
这项技术可以对生物体进行微创治疗，如对缺血性心脏病、糖尿病等疾病的治疗。
3、光动力疗法光动力疗法是利用特定波长的光照射搭配光敏剂，使得细胞或组织产生不同的生理反应，从而达到杀菌、抗炎、消肿、促进组织愈合等治疗效果。
光动力疗法可以广泛应用于肿瘤治疗、口腔疾病治疗、青春痘治疗等领域。
4、光学分析技术光学分析技术是指利用光的特性，对生物体的结构、代谢产物、分子等物质进行分析。
其中，最常用的技术是光谱学。
利用光谱学技术，可以快速、准确地检测生物体的疾病和健康状态。
这项技术可以广泛应用于医学检测、药物研发、生命科学等领域。
三、光电技术在生物医药领域的未来发展趋势未来，随着科技的不断发展和进步，光电技术在生物医药领域的应用也将逐渐扩展和深入。
以下是未来发展趋势的几个方向：1、精密光学成像未来，光学成像技术将更加精密化，分辨率将得到极大提高。
光电信息技术在生物医学中的应用研究
光电信息技术在生物医学中的应用研究随着时代的发展和技术的进步，光电信息技术的应用范围越来越广泛，其在医疗行业中的应用也得到了越来越多的关注和探索。
生物医学领域中，光电信息技术的应用可以用于多种诊断、检测和治疗等方面，具有诸多优势。
本文将从光电信息技术的基本概念入手，探讨其在生物医学领域的应用研究。
一、光电信息技术概述光电信息技术是指将光电子学和信息技术相结合的技术，是计算机、通信、遥感、测控、显示等领域的基础和关键技术。
其基本原理是将光信号转换为电信号，或将电信号转换为光信号，实现信息的采集、传输、处理和显示等功能。
二、光电信息技术在生物医学领域的应用1. 光学成像技术生物医学中的光学成像技术包括荧光显微镜、共聚焦显微镜、多光子显微成像等。
这些技术可以用于细胞、组织、器官和整个生物体的成像，可以观察细胞结构、细胞活动、蛋白质表达等，对于研究生物学过程和发病机制具有重要意义。
同时，这些技术还可以用于生物医学诊断，如肿瘤早期诊断、疾病监测和治疗效果评估等。
2. 生物传感技术生物传感技术是指将生物学信号转化为电学或光学信号的技术，用于监测和检测生物体中的化学、生理和环境变化等信息。
常见的生物传感技术包括光纤传感、表面等离子共振(SPR)、电化学传感等。
这些技术可以用于检测血糖、乳酸、血红蛋白等指标，也可以用于检测肿瘤标志物、病毒、细菌等病原体。
生物传感技术具有高灵敏度、高准确性、简便易行等特点，可望成为生物医学诊断的重要手段之一。
3. 光动力疗法光动力疗法是一种将光能与药物相结合的治疗方法，常用于肿瘤、心血管疾病等的治疗。
该疗法利用光敏剂吸收光能，产生化学反应或光化学反应，从而杀死癌细胞或阻塞血管等。
光动力疗法的优点是副作用低、非侵入性、疗效显著等，但其缺点也比较明显，包括光敏剂的选择、光源的光谱和功率等方面的限制。
4. 光治疗光治疗是指将光能直接作用于生物体，产生光生物学反应，从而产生治疗效果的方法。
光电技术在生物医学中的应用
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技术难度：光电技术在生物医学中的应用需要解决许多技术难题，如提高 检测灵敏度、降低误报率等。
生物兼容性：光电技术在生物医学中的应用需要解决生物兼容性问题，如 避免对生物组织造成伤害、降低生物排斥反应等。
成本问题：光电技术在生物医学中的应用需要解决成本问题，如降低设备 成本、提高检测效率等。
光电技术在生物医学中的应用可能会带来更多的创新和突破，为医疗行业带来更多的机 遇和挑战。
光电技术在生物医学中的应用可能会改变传统的医疗模式，提高医疗效率和质量，为患 者带来更多的福音。
光电技术与人工智能的结合：实现智能诊断和治疗 光电技术与生物材料的结合：开发新型生物医学材料 光电技术与纳米技术的结合：提高生物医学检测的灵敏度和准确性 光电技术与云计算的结合：实现生物医学数据的高效存储和处理
光热疗法：利用激 光产生热效应，治 疗肿瘤等疾病
光基因疗法：利用 光敏基因治疗遗传 性疾病
光动力免疫疗法： 利用光敏剂和激光 激活免疫系统，治 疗肿瘤等疾病
基因测序：利用光电技术进行基因测序，提高测序速度和准确性
蛋白质结构分析：利用光电技术分析蛋白质结构，为药物设计提供依据
细胞成像：利用光电技术进行细胞成像，观察细胞形态和功能
法规限制：光电技术在生物医学中的应用需要遵守相关法规和标准，如医 疗设备认证、数据隐私保护等。
更高精度的光电传感器 更广泛的生物医学应用
更小型化的光电设备 更智能的光电技术系统
光电技术在生物医学中的应用越来越广泛，包括医疗诊断、治疗、康复等各个方面。
随着科技的不断发展，光电技术在生物医学中的应用前景将更加广阔，可能会出现更多 新的应用领域。
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论文题目：光电技术在生物医学中的应用——现状与发展学院专业名称班级学号学生2013年12月19日摘要：简要介绍光电技术在生物医学应用中的发展概况，从基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用研究方面，重点讨论了生物分子光子技术的特点与优势，阐明基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段，最后简要讨论了医学光学成像技术在组织功能成像和脑功能成像中的应用原理。
关键词：光电技术，医学诊断与治疗，分子光子学，医学成像1.生物医学光子学发展简介光电技术在生物医学中的应用实质上就是生物医学光子学的研究畴。
生物医学光子学是近年来受到国际光学界和生物医学界广泛关注的研究热点。
在国际上一般称为生物医学光子学或生物医学光学。
光子学以量子为单位，研究能量的产生、探测、传输与信息处理。
光子技术在生物与医学中的应用即定义为生物医学光子学，其相应产业涉及人类疾病的诊断、预防、监护、治疗以及保健、康复等。
研究容包括:光子医学与光子生物学，X-射线成像，MRI ，PET等。
近年来，生物医学光子学在生物活检、光动力治疗、细胞结构与功能检测、对基因表达规律的在体观测等问题上取得了可喜研究成果，目前正在从宏观到微观多层面上对大脑活动与功能进行研究。
美国《科学》杂志在最近儿年已发表相关论文近20篇。
随着光子学技术的发展，生物医学光子学将在多层次上对研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象产生重要影响。
在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society)，简称IBOS。
IBOS每年与国际光学工程学会(SPIE)联合举办学术会议。
国外学术交流方面，作为生物医学工程和光学工程领域重要国际会议的“生物医学光学国际学术研讨会”(International BiomedicalOptics Symposium，简称BIOS)每年在美国和欧洲各举办一次。
在国，国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。
在第六届学术会议上发表学术论文75篇，论文摘要27篇。
从光电技术(或光子技术)在生物医学中的应用现状可以看到，光子医学与光子生物学的研究和应用围是广泛而且深入的，并正在形成有特色的学科和产业。
例如，由于生物超微弱发光与生物体的细胞分裂、细胞死亡、光合作用、生物氧化、解毒作用、肿瘤发生、细胞和细胞间的信息传递与功能调节等重要的生命过程有着密切的联系，基于生物超微弱发光的生物光子技术在肿瘤诊断、农业、环境监测、食品监测和药理研究等方面己经得到应用。
下面主要从生物分子光子技术和医学光学成像技术两个方面介绍当前的研究现状与发展趋势。
2.生物分子光子技术2.1现代分子生物学方法在研究基因表达和蛋白质一蛋白质相互作用中的局性现代分子生物学技术的迅速发展，特别是随着后基因组时代的到来，人们己经能够根据需要建立各种细胞和动物模型，为在体研究基因表达规律、分子间的相互作用、肿瘤细胞的增殖、细胞信号转导、诱导分化、细胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物学条件。
然而，尽管人们利用现有的分子生物学方法，已经对基因表达和蛋白质——蛋白质相互作用进行了深入、细致的研究，但仍然不能实现对蛋白质和基因活动的实时、动态监测。
在细胞的生理过程中，基因、尤其是蛋白质的表达、修饰和相互作用往往发生可逆的、动态的变化。
目前的分子生物学方法还不能捕获到蛋自质和基因的这些瞬时、动态、可逆的变化，但获取这些信息对与研究基因的表达和蛋白质——蛋白质的相互作用又至关重要。
因此，发展能用于活体、动态、实时、连续监测蛋白质和基因活动的方法非常必要。
由于生命机体的组成和活动在时间和空间这两个基本要素上都是高度有序的，目前生物化学或分子生物学手段虽然可以在分子水平上说明生命基本的化学组成和基本反应，但尚不能反映这些生物分子作用过程的时间、空间关系。
因此非常有必要发展一种能对蛋白质——蛋白质相互作用进行在体无损监测的研究方法。
光学成像技术与分子生物学技术的结合为研究上述科学问题提供了现实与可能。
因此，在现代分子生物学技术基础上，急需发展新的成像技术。
在活体动物体，如何实现基因表达及蛋白质——蛋白质相互作用的实时在体成像监测是当前迫切需要解决的重大核心科学技术问题！这是生物学、信息科学(光学)和基础临床医学等学科共同感兴趣的重大基础问题。
对这一科学问题的研究不仅有助于阐明生命活动的基本规律、认识疾病的发生发展规律，而且对创新药物研究、药物疗效评价以及发展疾病早期诊断技术(光子医学诊断技术)等产生重大影响。
2. 2基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段光学成像技术正成为实时在体研究分子间/分子蛋白质——蛋白质相互作用、离子通道、细胞膜蛋白及相关信号转导、生化底物及酶转运等的重要手段，由于具有高时间、空间分辨率，比现有其他手段更为直接，因而可望成为后基因组时代新药靶发现和高通量药物筛选的新方法。
最新研究表明，随着荧光基因标记技术的发展，光学成像技术可以实时在体监测肿瘤病理生理动力学过程，包括基因表达，血管生成，细胞粘附与迁移，血管、组织间隙和淋的物质传输，代微环境与药物传送等。
2002年出现了在活动物体对基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用进行在体监测的报道，主要涉及报告基因标记技术和微型正电发射断层成像，但价格昂贵，难及普及。
国还没有实验室装备此设备。
与光学成像检测技术。
最新的研究表明，采用报告基因的互补与重组策略，可很好地实现活动物体基因表达与蛋白质——蛋白质相互作用的无损在体光学成像监测。
最新研究还表明(Nature Medicine 2002)，相干域光学成像技术可为药代动力学和药理学研究提供重要的实时在体成像监测手段。
因此，基于分子光学标记的光学成像技术是开展基因表达及蛋白质——蛋白质相互作用规律研究的重要的实时在体监测手段。
随着荧光基因标记技术的发展，光学成像技术正在从分子、细胞水平到器官、整体水平实现多层次的分子与细胞事件的定量成像，因而倍受关注。
综合比较各种成像技术，光学成像具有如下优点：高时间/空间分辨率；成像对比度直接与生物分子相关，适于重要疾病的基因表达、生理过程的在体成像；价格适中。
尽管其测量围与测量深度有限，但适于小鼠或其它小动物的整体在体成像。
2.3研究热点与发展趋势讨论从前面的讨论中可以看出，生物分子光子技术的研究应该主要包括如下三个方面：1)生物分子的光学标记新技术研究。
针对所研究的体系和对象，发展具有高度特异性的、可用于生物体活体成像的核酸和蛋白质探针。
例如：研制新的发光蛋白用于动物模型体，实现蛋白质在动物体的表达成像研究；设计并合成新型的具有高特异性的核酸探针，实现基因转录调控的活体监测；发展在活体细胞监测蛋白质——蛋白质的相互作用的新方法；发展新的表面修饰和标记方法，将荧光纳米颗粒作为探针，用于活体细胞和动物器官的基因表达和蛋白质——蛋白质实时在体光学成像研究。
2)在体光学成像新技术与应用研究。
针对不同的研究对象和应用目标，发展各种新型的在体光学成像技术。
例如：实现小动物体深部目标探测的扩散光学成像方法；实现动物体药代动力学和药理学过程的实时在体成像监测的相干域光学成像方法；实现对动物体基因表达和分子间相互作用过程在体成像监测的多光子荧光等非线性光学成像方法；实现不同层次多参数测量的集成化在体光学成像系统；以及无须外源性标记的各类在体功能成像方法等。
3)数据处理、图像重建与可视化方法研究。
在光学成像检测的基础上，还需要开展数据处理、图像重建与可视化方法研究。
主要是根据光子传输规律和光学检测模式，对所获得的数据进行处理和可视化研究。
3.医学光学成像技术1896年，伦琴发现了X射线，意味着医学影像的开始。
X射线成像有非常好分辨率，而且穿透能力很强，但其弊病是有致癌作用，而且软组织间的对比度很小，因而不能实现功能成像。
在医学成像领域，为什么要用光学成像呢？光学成像采用非致电离辐射，其光子能量约2eV ,因而没有致癌作用；光学成像可以在肿瘤和良性/正常疾患之间获得高的软组织对比度；光学成像可实现功能检测。
从物理角度，光谱与分子结构有关，所以一旦人体组织发生分子水平的改变，就应该能观察到光学性质的改变；从生理角度，光学吸收与血管生成、细胞凋亡、坏死，过度代等有关；光学散射主要与细胞核大小有关：光学偏振与胶原蛋白有关。
因此，光学技术可以量化一系列的生理参数，包括：血氧饱和度，总的血红蛋白含量，血流(Doppler)，胶原蛋白的方向性，胶原蛋白的浓度与变性等。
医学光学成像技术的发展与光子技术的进步密切相关。
随着理论研究的不断深入和光子技术的不断发展，多种形式的光学成像技术正受到生物和医学领域的重视。
医学光学成像技术从理论上可分为扩散光学成像与相干域光学成像，前者成像深度较深，理论基础是光子输运方程的扩散近似，被检测的光学信号会在组织体经历多次散射，如何建立散射信息与组织光学特性参数变化间的关系和提取散射信息是其关键；后者成像深度主要在组织浅层，散射影响较小，如何避免散射和在强散射背景中提取有用的结构与功能信息是其关键。
这两类技术分别涉及：1)基于连续光、超快脉冲光、高频调制的连续光以及超声调制的光学层析成像技术;2)光学弱相干层析成像和激光散斑成像。
在生物医学光学成像中，还常用到荧光显微成像和直接反射式的光学成像等。
从应用角度，可分组织光学功能成像和认知光学成像，前者泛指对组织功能状态的成像，后者则特指不同层次的脑活动与功能成像。
光学功能成像系指利用光学成像技术，如光学弱相干层析成像、激光散斑成像、扩散光学成像等，实现细胞或组织功能参数，如血氧含量、血容量、钙离子浓度等生理生化参数变化的成像监测或检测。
针对不同的应用，通常又称为组织光学功能成像和认知光学成像。
后者特指以探索神经信息处理机制为目标，在系统与行为、特定脑皮层区域和分子与细胞水平等不同层次的光学成像。
从技术角度，除上面介绍的光学成像技术可实现系统与行为层次以及特定脑皮层区域层次的功能成像外，在分子和细胞水平还要涉及到源/外源信号高分辨光学成像和显微光学成像等技术。
光学功能成像的基础在于，光在组织或细胞中历经一系列吸收、散射后，由于生物体的吸收因子和散射因子会对光子的传输产生调制，因而出射光中携带着与吸收和散射相关的组织生化信息。
其中吸收主要源于组织体的生色团，散射则主要与细胞核有关。
生色团又可分为源性生色团和外源性生色团。
例如，利用近红外光谱技术(NIRS ，Near-Infrared Spectroscopy)实现生物光学功能成像的的基本原理如下。
根据修正的Beer-Lambert 定律，对于前后两个不同的生理状态，采用760nm 和850nm 两个波长可以测出2HbO 和Hb 的浓度变化为：212122212211221.()().()()[()()()()]aHb aHb Hb aHb aHb aHb aHb O D O D O O O l l c l l λλλλμμλλλλμμμμλλλλ∆-∆∆=- (1) 2122122212211221.()().()()[()()()()]aHbaHb Hb aHb aHb aHb aHb O D O D O O O O l l c l l λλλλμμλλλλμμμμλλλλ∆-∆∆=- (2)式中，l 是光源和测量点之间的距离，.O D 被称为光密度，a μ是不同波长时2HbO 和Hb 的光吸收系数，单位通常为11mMo l cm --NIRS 具有较高的时间分辨率，可对组织血流动力学参数的快速动态变化进行观测。