双光子荧光成像技术具有近红外激光激发、光毒性小和光漂白、自发荧光干扰弱及组织穿透深度大等优点，在生命科学研究领域应用前景广阔。然而，传统有机荧光染料双光子吸收截面（Two-photon absorption cross-sections，σ) 小、双光子激发发光亮度（Two-photon excitation brightness, σ × , 其中为发光量子产率）低，难以实现活细胞或深层组织高质量双光子荧光成像，这大大阻碍了双光子荧光显微成像技术的发展。开发双光子激发作用截面大、双光子激发发光亮度高、生物相容性好的新型高效双光子荧光探针，是提高双光子荧光成像质量、拓展双光子荧光成像应用范围的关键。

　　降雨强研究组与北京大学沙印林教授合作，以发光性能优异的量子点纳米材料为基础，结合双亲性高分子材料，发展了一类新型的沉淀-自组装纳米包埋技术。所制备的高分子包埋的量子点纳米探针（P-QD），在近红外飞秒激光激发下发出很强的荧光，其800nm处双光子激发作用截面/双光子激发发光亮度σ × 高达6.2 × 106 GM（1 GM=10-50 cm4 sphoton-1 particle-1），远远超过了传统有机染料（<102 GM)。其双光子成像穿透深度高达2200微米，远远突破了传统双光子荧光成像几百微米的极限。此外，P-QD具有良好的水溶液分散性和胶体稳定性，生物相容性好，不容易光漂白，显示了其在长时间动态追踪及深层组织成像中的潜在应用价值。

图1. a) 量子点纳米探针（P-QD）制备示意图；b) P-QD双光子激发发光亮度及其激发谱。

　　该研究成果于2015年4月24日在线发表在Scientific Reports上（Sci. Rep. 5, 9908; DOI:10.1038/srep09908）。文章通讯作者为中科院遗传发育所降雨强研究员、韩荣成助理研究员及北京大学沙印林教授。上述研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委的资助。