2025年第二届化学与生物成像材料与技术创新发展大会

成像材料与技术作为生命科学及物质科学领域的核心研究方向，持续为解析生物体内部结构与功能提供关键技术支撑。近年来，该领域在多学科交叉融合的推动下，不断突破技术瓶颈，在提升成像精度、灵敏度及拓展临床应用等方面取得显著进展，已成为生物、化学、材料及医学等多领域共同关注的前沿热点。

为进一步汇聚前沿研究成果，促进学科间深度交流与合作，推动化学与生物成像技术向更高水平迈进，中国生物工程学会与徐州医科大学定于2025年12月26—28日在江苏省徐州市举办“第二届化学与生物成像材料与技术创新发展大会”本次会议将延续首届大会的成功经验，以“创新驱动，跨界融合”为主题，邀请国内外专家学者，围绕化学与生物成像领域的关键科学问题展开深入研讨，助力精准医疗及生命健康产业创新发展。

会议主题

创新驱动，跨界融合

会议主要议题

1. 新型成像材料的设计与合成

2. 先进成像技术与设备创新

3. 医学成像的临床应用与转化

4. 能源与环境领域的化学成像

5. 成像数据分析与人工智能融合

6. 跨学科视角下的成像技术发展，等

以下内容为GPT视角对化学与生物成像材料与技术创新发展大会相关领域的研究解读，仅供参考：

化学与生物成像材料研究现状

一、化学成像材料的研究现状

荧光成像材料

有机染料：传统荧光染料（如罗丹明、荧光素）因光稳定性差、生物相容性不足逐渐被取代。新型有机染料（如BODIPY、菁类染料）通过结构修饰（如引入重原子、共轭体系扩展）显著提升荧光量子产率和光稳定性。

量子点（QDs）：II-VI族（如CdSe/ZnS）和III-V族（如InP/ZnS）量子点因尺寸可调的荧光发射、高亮度被广泛用于多色成像，但重金属毒性限制其临床应用。近年来，无毒量子点（如碳点、硅量子点）成为研究热点。

聚集诱导发光（AIE）材料：如四苯基乙烯（TPE）衍生物，在聚集态下发光增强，克服了传统荧光材料在固态下的猝灭问题，适用于高对比度细胞成像。

化学发光成像材料

鲁米诺及其衍生物：通过催化氧化反应产生化学发光，无需外部光源，适用于活体深层组织成像。新型催化剂（如纳米酶）可显著提升发光效率。

过氧草酸酯体系：与荧光染料联用，实现高灵敏度化学发光共振能量转移（CRET）成像，用于检测低丰度生物分子。

拉曼成像材料

表面增强拉曼散射（SERS）纳米颗粒：金/银纳米颗粒通过表面等离子体共振增强拉曼信号，结合功能化修饰（如抗体、适配体）实现肿瘤标志物的高灵敏度检测。

上转换纳米颗粒（UCNPs）：将近红外光转换为可见光，减少组织自发荧光干扰，适用于深层组织成像和光动力治疗。

二、生物成像材料的研究现状

磁共振成像（MRI）对比剂

钆基螯合物：传统T1加权对比剂，但存在肾毒性风险。新型大环配体（如DOTA、DTPA）修饰的钆配合物可降低毒性。

超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPIONs）：作为T2加权对比剂，通过表面功能化（如聚乙二醇修饰）提高生物相容性，并用于肿瘤靶向成像。

锰基对比剂：锰（Mn²⁺）是人体必需元素，毒性较低，且可通过化学交换饱和转移（CEST）实现pH响应成像。

光声成像材料

有机半导体纳米颗粒：如卟啉衍生物、共轭聚合物，具有强光吸收和光声转换效率，适用于肿瘤血管成像。

金属纳米结构：金纳米棒、纳米壳通过调节等离子体共振峰实现多波长光声成像，结合靶向分子实现精准诊断。

多模态成像材料

荧光-MRI双模态探针：如量子点-氧化铁复合纳米颗粒，结合荧光的高灵敏度和MRI的高空间分辨率，用于活体肿瘤成像。

光声-超声双模态探针：通过整合光声和超声信号，实现血管结构和血流动力学的高分辨率成像。

三、关键挑战与未来方向

生物相容性与毒性：需开发无毒或低毒材料（如碳基、生物可降解聚合物），并通过表面修饰（如聚乙二醇化）减少免疫原性。

靶向性与特异性：结合适配体、抗体或肽段实现靶向递送，减少非特异性结合。

多模态集成：开发单一探针实现多种成像模式（如荧光-MRI-光声），提升诊断准确性。

实时动态成像：通过超快成像技术（如超分辨显微镜）和智能响应材料（如pH/酶激活探针），捕捉生物过程的瞬时变化。

临床转化：优化材料合成工艺，降低成本，并通过大规模临床试验验证安全性与有效性。

四、典型应用案例

肿瘤诊断：量子点-抗体复合物用于多色标记肿瘤细胞表面标志物，实现精准分型。

神经科学：钙指示剂（如GCaMP）结合双光子显微镜，实时监测神经元活动。

炎症监测：近红外荧光探针（如Cy7衍生物）靶向中性粒细胞，用于动脉粥样硬化斑块成像。

化学与生物成像材料研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、医疗健康领域

疾病诊断与早期筛查

肿瘤诊断：

荧光量子点、上转换纳米颗粒（UCNPs）结合靶向抗体，实现肿瘤标志物（如HER2、EGFR）的高灵敏度检测，用于乳腺癌、肺癌等早期诊断。

光声成像材料（如金纳米棒）通过血管新生特征识别微小肿瘤（<1 mm），提升早期发现率。

心血管疾病：

氧化铁纳米颗粒作为MRI对比剂，可视化动脉粥样硬化斑块成分（如脂质核心、纤维帽），评估破裂风险。

近红外荧光探针（如Cy7衍生物）靶向中性粒细胞，监测炎症反应，辅助冠心病诊断。

神经系统疾病：

钙指示剂（如GCaMP）结合双光子显微镜，实时监测神经元活动，用于阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病研究。

磁共振光谱成像材料（如¹³C标记探针）追踪脑内代谢物（如谷氨酸、γ-氨基丁酸）动态变化，揭示疾病机制。

术中导航与治疗监测

荧光引导手术：

5-ALA（5-氨基乙酰丙酸）诱导肿瘤细胞产生荧光原卟啉IX，辅助脑胶质瘤精准切除，减少正常组织损伤。

近红外二区（NIR-II）荧光探针（如Ag₂S量子点）穿透组织更深，用于肝癌、前列腺癌等深部肿瘤手术导航。

光热/光动力治疗：

金纳米壳、碳点等材料在近红外光照射下产生热量或活性氧，实现肿瘤靶向消融，同时通过成像实时监控治疗过程。

药物研发与疗效评估

分子影像技术：

PET/MRI双模态探针（如⁶⁸Ga标记的PSMA配体）追踪药物在体内的分布与代谢，优化给药方案。

荧光共振能量转移（FRET）探针监测药物与靶蛋白的相互作用，加速抗癌药物筛选。

疗效动态评估：

动态对比增强MRI（DCE-MRI）结合血池对比剂（如超小超顺磁性氧化铁纳米颗粒），量化肿瘤血管通透性变化，评估抗血管生成药物疗效。

二、生命科学领域

细胞与分子生物学研究

超分辨显微成像：

光激活定位显微术（PALM）和随机光学重建显微术（STORM）结合荧光探针（如Alexa Fluor、Atto染料），实现纳米级分辨率的细胞器（如线粒体、内质网）动态观察。

单分子成像：

量子点标记的DNA探针追踪基因表达过程，揭示转录调控机制。

FRET探针实时监测蛋白质构象变化（如G蛋白偶联受体激活），为药物靶点发现提供依据。

发育生物学与组织工程

活体胚胎成像：

双光子显微镜结合长波长荧光探针（如Cyanine染料），无创观察斑马鱼、小鼠胚胎发育过程，研究器官形成与畸形机制。

3D生物打印监测：

荧光水凝胶作为生物墨水，通过成像追踪细胞在打印支架中的迁移与分化，优化组织工程构建策略。

三、环境监测与食品安全

污染物检测

重金属离子传感：

荧光化学传感器（如罗丹明衍生物）通过配位作用选择性检测水体中的Pb²⁺、Hg²⁺，灵敏度达ppb级。

有机污染物成像：

SERS纳米颗粒标记抗体，实现土壤中多环芳烃（PAHs）、农药残留的高通量检测，结合拉曼成像技术定位污染源。

微生物快速检测

病原菌成像：

适配体功能化的量子点特异性结合大肠杆菌、沙门氏菌等，通过荧光信号快速识别食品中的致病微生物，检测时间缩短至1小时内。

四、工业检测与安全领域

材料缺陷检测

荧光渗透检测：

荧光染料渗透剂渗入金属裂纹，通过紫外光激发显示缺陷位置，广泛应用于航空航天、汽车制造领域。

X射线荧光成像：

无损检测电子元件内部焊点虚焊、电路板层间短路等问题，提升产品质量。

防伪与安全标识

荧光防伪油墨：

稀土掺杂荧光材料（如Eu³⁺配合物）在特定波长激发下显示独特荧光图案，用于钞票、证件防伪。

温度响应成像：

热致变色荧光探针（如螺吡喃衍生物）随温度变化改变发光颜色，监测设备运行温度异常。

五、农业与生物技术领域

植物生理研究

钙信号成像：

基因编码的钙指示剂（如YC3.6）实时监测植物细胞内钙离子波动，揭示逆境响应（如干旱、盐胁迫）机制。

光合作用追踪：

叶绿素荧光成像技术量化光系统II活性，评估作物光合效率，指导精准农业。

转基因生物检测

荧光定量PCR探针：

TaqMan探针结合实时PCR技术，快速检测转基因作物（如Bt棉花）中外源基因拷贝数，确保合规性。

六、前沿交叉领域

人工智能与成像材料融合

深度学习辅助成像：

AI算法优化低信噪比荧光图像重建，提升活体成像分辨率，减少光毒性。

智能响应探针：

pH/酶激活的荧光探针（如BODIPY衍生物）结合机器学习分析，实现肿瘤微环境动态可视化。

柔性电子与可穿戴成像

柔性传感器：

导电聚合物（如PEDOT:PSS）与荧光材料复合，开发可拉伸荧光贴片，实时监测伤口愈合过程中的炎症因子表达。

化学与生物成像材料领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、国际知名研究机构与高校1. 基础研究与材料开发

美国

麻省理工学院（MIT）：

Sangeeta Bhatia实验室：开发纳米颗粒用于肿瘤成像与治疗监测，结合微流控技术实现高通量材料筛选。

Moungi Bawendi团队：量子点合成与应用先驱，推动其在生物成像和显示技术中的商业化。

斯坦福大学：

Shan Wang课题组：聚焦磁性纳米颗粒（如SPIONs）在MRI和分子诊断中的应用，开发多模态成像探针。

加州大学伯克利分校：

Emory M. Chan团队：设计上转换纳米颗粒（UCNPs），实现近红外光激发的深层组织成像。

欧洲

瑞士联邦理工学院（ETH Zurich）：

Helma Wennemers教授团队：开发肽功能化荧光探针，用于活细胞内金属离子（如Zn²⁺、Cu²⁺）动态监测。

德国马普研究所：

马普固体物理研究所：在量子点、二维材料（如石墨烯量子点）的合成与成像应用方面处于国际前沿。

英国剑桥大学：

Kevin Brindle课题组：开发超极化MRI技术，结合新型对比剂实现肿瘤代谢的实时成像。

亚洲

新加坡国立大学：

刘小钢教授团队：设计近红外二区（NIR-II）荧光探针，用于高分辨率活体成像与手术导航。

日本东京大学：

片冈一则教授团队：开发聚合物纳米载体，实现荧光探针的靶向递送与可控释放。

2. 临床转化与产业合作

美国国立卫生研究院（NIH）：

通过国家癌症研究所（NCI）和国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）资助成像材料研发，推动量子点、MRI对比剂等技术的临床转化。

德国亥姆霍兹联合会：

德国癌症研究中心（DKFZ）：聚焦光声成像与纳米探针在肿瘤诊断中的应用，与工业界合作开发便携式成像设备。

二、国际领先企业品牌1. 荧光与光学成像材料

Thermo Fisher Scientific（美国）：

旗下Molecular Probes品牌提供全系列荧光染料（如Alexa Fluor、Qdot量子点）、抗体标记试剂盒，广泛应用于细胞成像与流式细胞术。

Carl Zeiss（德国）：

开发LSM系列共聚焦显微镜与Airyscan超分辨模块，结合定制化荧光探针，实现纳米级分辨率的活细胞成像。

Nikon（日本）：

N-SIM超分辨显微镜与A1R+激光扫描共聚焦系统，支持多色荧光成像与长时间活体观测。

2. 磁共振成像（MRI）对比剂

Bayer（德国）：

钆基对比剂（如Gadavist、Magnevist）占据全球MRI市场主导地位，近年推出大环配体修饰产品（如Eovist）降低肾毒性。

GE Healthcare（美国）：

开发超顺磁性氧化铁纳米颗粒（Resovist）用于肝脏肿瘤成像，并推出血池对比剂（如Ablavar）提升血管显影效果。

3. 光声与多模态成像

iThera Medical（德国）：

专注光声成像设备研发，其MSOT系列系统结合纳米探针，实现肿瘤血管与氧代谢的高分辨率成像。

PerkinElmer（美国）：

IVIS光谱成像系统支持荧光、生物发光与切伦科夫成像，广泛应用于小动物活体成像与药物研发。

4. 纳米材料与探针定制

NanoComposix（美国）：

提供定制化金/银纳米颗粒、量子点及氧化铁纳米颗粒，支持表面功能化（如抗体、PEG修饰），服务于学术研究与工业检测。

Cytiva（原GE Healthcare生命科学，瑞典）：

Sera-Mag磁性微球与FluoroNanogold探针用于蛋白质检测与电子显微镜成像，覆盖科研与临床诊断市场。

三、国内代表性机构与企业1. 高校与研究机构

中国科学院：

国家纳米科学中心（赵宇亮团队）：开发谷胱甘肽响应型荧光探针，实现肿瘤微环境动态监测。

化学研究所（韩布兴团队）：设计生物可降解聚合物纳米颗粒，用于光声成像引导的肿瘤治疗。

清华大学：

李景虹课题组：聚焦表面增强拉曼散射（SERS）纳米探针，实现单细胞水平代谢物检测。

北京大学：

严纯华团队：合成稀土掺杂荧光材料，提升近红外二区成像的亮度与组织穿透深度。

2. 创新型企业

纳晶科技（中国）：

全球量子点显示材料供应商，同时开发生物兼容量子点用于肿瘤靶向成像与光动力治疗。

新光维医疗（中国）：

推出4K荧光内窥镜系统，结合吲哚菁绿（ICG）实现肝癌手术中的实时荧光导航。

联影医疗（中国）：

uMR系列高端MRI设备搭载自主研发的超导磁体与对比剂优化算法，提升成像分辨率与速度。

四、产业趋势与合作动态

跨学科融合：

化学、材料科学与生物医学工程交叉合作，例如MIT与诺华制药联合开发智能响应型MRI对比剂，实现药物释放的实时监测。

临床转化加速：

欧盟Horizon 2020计划资助NANO-TUMOR项目，推动光声成像纳米探针的临床试验。

新兴市场崛起：

中国企业在量子点、光声成像设备领域快速追赶，纳晶科技与联影医疗已进入国际供应链体系。

化学与生物成像材料领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、核心招聘岗位类型1. 研发类岗位

纳米材料合成工程师

职责：设计并合成量子点、上转换纳米颗粒、磁性纳米颗粒等功能材料，优化表面修饰（如抗体、多肽偶联）以提高生物相容性。

典型企业：Thermo Fisher Scientific（荧光探针开发）、NanoComposix（定制化纳米颗粒）。

技能要求：有机/无机合成经验、透射电镜（TEM）表征能力、生物偶联技术。

光学探针研发科学家

职责：开发近红外二区（NIR-II）荧光染料、光声成像探针，研究其光稳定性、组织穿透性及靶向性。

典型机构：斯坦福大学Shan Wang课题组（磁性-光学双模探针）、新加坡国立大学刘小钢团队（NIR-II探针）。

技能要求：光谱分析（荧光/拉曼）、动物实验经验、化学动力学模拟。

MRI对比剂研发专员

职责：设计钆基/铁基对比剂，优化弛豫性能，降低肾毒性，或开发响应型对比剂（如pH/酶触发）。

典型企业：Bayer（Gadavist优化）、GE Healthcare（血池对比剂开发）。

技能要求：核磁共振谱学（NMR）、药代动力学建模、毒理学评估。

2. 应用与转化类岗位

生物成像技术工程师

职责：操作共聚焦显微镜、光声成像系统等设备，开发成像协议，优化分辨率与信噪比。

典型企业：Carl Zeiss（LSM系列显微镜支持）、iThera Medical（MSOT系统应用）。

技能要求：显微镜操作（如Airyscan超分辨模块）、图像处理（ImageJ/Fiji）、动物模型构建。

临床前研究科学家

职责：在动物模型中验证成像材料的生物分布、毒性及诊断效能，推动临床转化。

典型机构：德国癌症研究中心（DKFZ）、中国国家纳米科学中心。

技能要求：小动物手术技术、活体成像（如IVIS系统）、GLP规范。

医学影像算法工程师

职责：开发AI辅助成像算法（如图像重建、病灶分割），提升成像速度与诊断准确性。

典型企业：联影医疗（uMR系列MRI算法优化）、PerkinElmer（IVIS图像分析软件）。

技能要求：Python/MATLAB编程、深度学习框架（TensorFlow/PyTorch）、医学影像处理（如DICOM格式）。

3. 生产与质量控制岗位

纳米材料生产技术员

职责：规模化合成量子点、金纳米颗粒等材料，优化工艺参数，确保批次一致性。

典型企业：纳晶科技（量子点显示材料生产）、Cytiva（Sera-Mag磁性微球制造）。

技能要求：GMP生产规范、反应釜操作、质量检测（如DLS粒径分析）。

成像试剂QC专员

职责：制定质量标准，检测荧光探针的荧光量子产率、MRI对比剂的弛豫率等指标。

典型企业：Thermo Fisher Scientific（Molecular Probes产品线）、GE Healthcare（对比剂质检）。

技能要求：HPLC/GC分析、光谱校准、ISO 13485质量管理体系。

4. 市场与销售岗位

生物成像产品经理

职责：定义产品需求，协调研发与生产，制定市场策略（如针对肿瘤诊断或神经科学领域）。

典型企业：Nikon（显微镜产品线）、PerkinElmer（IVIS系统全球推广）。

技能要求：市场调研、跨部门协作、技术文档撰写。

技术销售工程师

职责：向科研机构或医院推广成像设备/试剂，提供技术培训与售后支持。

典型企业：Carl Zeiss（中国区显微镜销售）、Bayer（MRI对比剂临床推广）。

技能要求：技术演示能力、客户关系管理、多语言沟通（针对跨国企业）。

二、就业方向与行业分布1. 学术界

高校/研究所：

职位：博士后、助理研究员、教授

方向：新型成像材料设计、多模态成像技术开发、成像机制研究

典型机构：MIT（Sangeeta Bhatia实验室）、中国科学院化学研究所（韩布兴团队）。

2. 工业界

跨国企业：

研发中心：如Bayer（德国）、GE Healthcare（美国）聚焦对比剂与设备创新。

生产基地：如纳晶科技（中国）实现量子点规模化制造。

初创公司：

方向：光声成像设备（如iThera Medical）、AI辅助诊断软件（如联影智能）。

优势**：灵活创新、股权激励、快速晋升通道。

3. 临床与医疗领域

医院影像科：

职位：影像技术师、科研专员

职责：操作MRI/CT设备，参与成像材料临床试验（如新型对比剂安全性评估）。

CRO（合同研究组织）：

职位：临床前研究项目经理

典型企业：药明康德、Charles River Laboratories。

4. 政府与监管机构

职位：医疗器械审评员、标准制定专家

机构：美国FDA（医疗器械与辐射健康中心）、中国NMPA（医疗器械技术审评中心）。

职责：评估成像材料/设备的安全性、有效性，制定行业规范。

三、能力要求与技能提升路径1. 核心技术能力

化学合成：掌握纳米颗粒、荧光染料的合成方法（如热注入法、水热法）。

生物技术：熟悉细胞培养、动物实验、生物偶联（如Click Chemistry）。

成像技术：理解MRI/CT/荧光成像原理，熟练操作相关设备。

数据分析：具备图像处理（如Python+OpenCV）、统计建模（如R语言）能力。

2. 跨学科知识

材料科学：了解纳米材料的表面修饰与自组装行为。

生物医学：掌握肿瘤微环境、神经科学等应用场景需求。

工程学：熟悉微流控芯片、3D打印等制造技术（用于探针微型化）。

3. 软技能

团队协作：与生物学家、工程师、临床医生跨学科合作。

项目管理：制定研发计划、控制成本与周期（如使用Agile方法）。

沟通能力：撰写技术报告、向非技术背景人员解释复杂原理。

4. 技能提升途径

在线课程：Coursera《纳米技术与医学》、edX《医学影像物理》。

实习/项目：参与高校实验室课题（如国家自然科学基金项目）、企业开放日活动。

行业会议：参加Gordon Research Conference（成像材料专题）、RSNA（北美放射学会年会）。

四、行业趋势与就业前景

技术融合：

AI+成像材料（如智能响应型探针）、光声-荧光-MRI多模态成像需求增长，推动算法工程师与材料科学家协同招聘。

临床转化加速：

欧盟Horizon 2020计划、中国“十四五”医疗装备产业发展规划等政策支持，催生更多临床前研究岗位。

新兴市场崛起：

中国企业在量子点、光声成像设备领域快速扩张，提供本土化就业机会（如联影医疗、纳晶科技）。

绿色制造：

生物可降解成像材料（如聚乳酸纳米颗粒）研发受关注，推动可持续技术岗位需求。