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中國生物物理學會生物大分子相分離與相變分會生物大分子相分離和相變是一個高速發展的前沿領域。最新國際前沿研究揭示細胞內存在一類微米尺度的無膜細胞器，與含有脂質雙層生物膜的內質網或高爾基體等經典細胞器不同，這類無膜細胞器通過生物大分子的相分離與相變，由多價生物大分子利用弱作用而構建，並通過可逆性組裝來調控液-液相分隔的動態性，從而在時空上精準調控細胞內生化反應的特異性。

機構簡介

生物體系的液液相分離和相變和腫瘤及多種神經退行性疾病密切相關。我國的科研人員在這一領域取得很多重要的科研成果，因此成立了中國生物物理學會生物大分子相分離與相變分會，調研生物大分子相分離和相變的前沿進展和發展趨勢，定期召開生物體系的相變相分離會議，匯聚國內外生物相分離和相變領域的科學家，群策群力，提出推動該領域發展的政策建議，推動該領域的發展壯大，進一步提升我國在這一領域的國際影響力。

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【前沿科普】生物檢測新「慧眼」——太赫茲成像

電磁波譜的紅外和微波之間有一種頻率介於0.1 THz 至10 THz (1 THz= 1×1012 Hz)的電磁波，稱之為太赫茲波(THz，圖1)，其波長為30 μm至3 mm，是一種肉眼不可見的光波。

隨着現代科技的快速發展，太赫茲波逐漸進入了人們的視野和生活，如6G通訊就用到了太赫茲波。有趣的是，很多領域都會用到太赫茲波，特別是生物醫學領域。生物分子和水分子在太赫茲波段有特徵吸收，利用太赫茲波技術可以對生物樣品進行成像檢測[1-2]。與常見的生物熒光成像技術不同，在太赫茲生物成像技術中，無需對樣品進行標記（如引入染料分子或熒光基團）和預處理（如包埋或脫水），並且太赫茲光子對生物樣品幾乎不造成損傷[3-5]。由於具有無標記、無損和安全等優點，太赫茲生物成像越來越多地受到科學家們的青睞，成為了一種新的「慧眼」，有望為精準醫療帶來新的技術革命。下面，我們從空間分辨率的角度來了解一下三種不同的太赫茲生物成像技術。

亞毫米分辨太赫茲生物成像技術

將從發射器（Emitter）發出的太赫茲光束聚焦到樣品表面，而後利用探測器（Detector）接收透過樣品或從樣品表面反射的太赫茲光則可實現對樣品的太赫茲成像（圖2）。這種太赫茲成像技術屬於傳統的遠場探測技術，由於受光學衍射極限的限制，空間分辨率一般在亞毫米級，因而主要用於生物組織檢測。採用該技術，可以方便地對病變生物組織進行成像檢測，如黑色素瘤組織檢測（圖3）。

微米分辨太赫茲生物成像技術

人們很快發現傳統太赫茲成像技術在分辨率方面的不足，因而發展出了一種新的高分辨太赫茲成像技術[7]。這種技術主要是通過採用一個微型的光電導天線探測器在距離樣品表面數個微米的範圍內對透過樣品的太赫茲波進行探測。由於探測器離樣品的距離小於太赫茲波的半波長，所以該探測屬於近場光學技術，可以克服光學衍射極限的限制，實現微米級分辨探測（圖4）。應用該技術，研究人員對細胞脫水過程進行了成像監測（圖5）,可以清晰地觀察到細胞在脫水過程中的體積收縮以及內部物質濃縮變化（箭頭所示）。

納米分辨太赫茲生物成像技術

雖然微米分辨太赫茲成像技術可以從細胞水平開展生物檢測，但是無法開展更高空間分辨要求的成像研究。如對生物分子成像，就需要納米級分辨的太赫茲成像技術。為解決這個問題，科學家們將太赫茲技術與掃描納米探針成像技術結合，發明了具有納米分辨的太赫茲成像技術。在該技術中，將太赫茲光束照射在金屬（化）的納米探針末端，將太赫茲光束聚焦至納米尺度，從而實現納米級空間分辨的目的。在此基礎上，通過對探測到的反射的太赫茲光進行分析，最終可實現對樣品的納米分辨太赫茲成像（圖6）。利用此技術，研究人員成功地實現了單個蛋白分子的太赫茲成像檢測，並獲得其太赫茲光譜信息（圖7）。

展望與前景

太赫茲生物成像技術是一種新興前沿交叉技術，利用太赫茲成像技術可以在組織、細胞和生物大分子三種不同層次開展檢測研究，因而有望在生物醫學領域發揮重要作用。我們需要注意的是，太赫茲生物成像技術的發展和應用在很大程度上需依賴於太赫茲源、太赫茲探測器以及數據分析等技術的發展，因而這種「慧眼」的作用及功能的充分發揮需要多學科領域共同努力。