一、引言

微纳光子成像技术通过操控光在微纳米尺度下的传播与聚焦，实现对生物分子、细胞器、病毒等微观结构的高分辨率成像。结合单分子定位与超分辨技术，该技术正在推动生物医学研究向分子水平迈进。

二、微纳光子成像的基本原理与发展历程

1. 表面等离子体激元成像**（SPP Imaging）

利用金属表面等离子体增强光场，提升分辨率。

2. 光子晶体波导与微腔成像

实现光场局域化与高灵敏度检测。

3. 单分子定位显微术**（如PALM、STORM）**

突破衍射极限，实现纳米级分子定位。

三、核心技术与系统组成

1. 微纳结构加工与集成系统

如电子束光刻、聚焦离子束加工等。

2. 激光与光学探测模块

包括超分辨显微镜、共聚焦系统、TIRF显微镜等。

3. 图像重建与数据分析软件

用于图像去噪、分子定位、轨迹追踪等。

四、典型应用场景

1. 病毒与宿主细胞相互作用研究

如新冠病毒刺突蛋白与ACE2受体的结合过程。

2. 膜蛋白动态分布与聚集行为分析

揭示细胞信号传导机制与病理变化。

3. 单分子药物作用机制研究

评估药物分子在细胞膜或细胞器上的作用位点与动力学。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

微纳结构制造成本高；

图像重建算法复杂、计算量大；

样品制备要求高、重复性差。

未来发展方向包括：

低成本微纳光子成像芯片开发；

AI驱动的图像自动识别与建模系统；

多模态融合成像平台建设（如光子+电镜+质谱）；

便携式现场检测设备推广；

结合类器官与器官芯片实现更真实测量环境。