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中国生物物理学会生物大分子相分离与相变分会生物大分子相分离和相变是一个高速发展的前沿领域。最新国际前沿研究揭示细胞内存在一类微米尺度的无膜细胞器，与含有脂质双层生物膜的内质网或高尔基体等经典细胞器不同，这类无膜细胞器通过生物大分子的相分离与相变，由多价生物大分子利用弱作用而构建，并通过可逆性组装来调控液-液相分隔的动态性，从而在时空上精准调控细胞内生化反应的特异性。

机构简介

生物体系的液液相分离和相变和肿瘤及多种神经退行性疾病密切相关。我国的科研人员在这一领域取得很多重要的科研成果，因此成立了中国生物物理学会生物大分子相分离与相变分会，调研生物大分子相分离和相变的前沿进展和发展趋势，定期召开生物体系的相变相分离会议，汇聚国内外生物相分离和相变领域的科学家，群策群力，提出推动该领域发展的政策建议，推动该领域的发展壮大，进一步提升我国在这一领域的国际影响力。

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【前沿科普】生物检测新“慧眼”——太赫兹成像

电磁波谱的红外和微波之间有一种频率介于0.1 THz 至10 THz (1 THz= 1×1012 Hz)的电磁波，称之为太赫兹波(THz，图1)，其波长为30 μm至3 mm，是一种肉眼不可见的光波。

随着现代科技的快速发展，太赫兹波逐渐进入了人们的视野和生活，如6G通讯就用到了太赫兹波。有趣的是，很多领域都会用到太赫兹波，特别是生物医学领域。生物分子和水分子在太赫兹波段有特征吸收，利用太赫兹波技术可以对生物样品进行成像检测[1-2]。与常见的生物荧光成像技术不同，在太赫兹生物成像技术中，无需对样品进行标记（如引入染料分子或荧光基团）和预处理（如包埋或脱水），并且太赫兹光子对生物样品几乎不造成损伤[3-5]。由于具有无标记、无损和安全等优点，太赫兹生物成像越来越多地受到科学家们的青睐，成为了一种新的“慧眼”，有望为精准医疗带来新的技术革命。下面，我们从空间分辨率的角度来了解一下三种不同的太赫兹生物成像技术。

亚毫米分辨太赫兹生物成像技术

将从发射器（Emitter）发出的太赫兹光束聚焦到样品表面，而后利用探测器（Detector）接收透过样品或从样品表面反射的太赫兹光则可实现对样品的太赫兹成像（图2）。这种太赫兹成像技术属于传统的远场探测技术，由于受光学衍射极限的限制，空间分辨率一般在亚毫米级，因而主要用于生物组织检测。采用该技术，可以方便地对病变生物组织进行成像检测，如黑色素瘤组织检测（图3）。

微米分辨太赫兹生物成像技术

人们很快发现传统太赫兹成像技术在分辨率方面的不足，因而发展出了一种新的高分辨太赫兹成像技术[7]。这种技术主要是通过采用一个微型的光电导天线探测器在距离样品表面数个微米的范围内对透过样品的太赫兹波进行探测。由于探测器离样品的距离小于太赫兹波的半波长，所以该探测属于近场光学技术，可以克服光学衍射极限的限制，实现微米级分辨探测（图4）。应用该技术，研究人员对细胞脱水过程进行了成像监测（图5）,可以清晰地观察到细胞在脱水过程中的体积收缩以及内部物质浓缩变化（箭头所示）。

纳米分辨太赫兹生物成像技术

虽然微米分辨太赫兹成像技术可以从细胞水平开展生物检测，但是无法开展更高空间分辨要求的成像研究。如对生物分子成像，就需要纳米级分辨的太赫兹成像技术。为解决这个问题，科学家们将太赫兹技术与扫描纳米探针成像技术结合，发明了具有纳米分辨的太赫兹成像技术。在该技术中，将太赫兹光束照射在金属（化）的纳米探针末端，将太赫兹光束聚焦至纳米尺度，从而实现纳米级空间分辨的目的。在此基础上，通过对探测到的反射的太赫兹光进行分析，最终可实现对样品的纳米分辨太赫兹成像（图6）。利用此技术，研究人员成功地实现了单个蛋白分子的太赫兹成像检测，并获得其太赫兹光谱信息（图7）。

展望与前景

太赫兹生物成像技术是一种新兴前沿交叉技术，利用太赫兹成像技术可以在组织、细胞和生物大分子三种不同层次开展检测研究，因而有望在生物医学领域发挥重要作用。我们需要注意的是，太赫兹生物成像技术的发展和应用在很大程度上需依赖于太赫兹源、太赫兹探测器以及数据分析等技术的发展，因而这种“慧眼”的作用及功能的充分发挥需要多学科领域共同努力。