精准识别人体器官结构、避免术中损伤，是降低手术风险的关键。9月9日，记者从复旦大学获悉，该校化学系教授张凡、研究员王尚风团队联合该校计算与智能创新学院教授颜波、研究员谭伟敏团队联合开发出一种名为“镧系彩虹”的新型荧光分子调色板，让复杂手术操作更安全、更精准。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》。
据介绍，这种分子调色板，能克服光与组织相互作用，在深层组织中实现高分辨率高容量九色成像。凭借其高质量、高可重复性的成像数据，研究团队进一步引入人工智能算法，成功在活体中对多个脏器进行不同颜色的标记，实现实时动态荧光手术导航，这为精准医疗和复杂生命机制研究提供了全新的工具。
传统荧光成像通过给不同分子打上“彩色标签”，让科学家可以同时追踪多个目标。然而在哺乳动物体内，光线会被强烈散射，还会受到人体内内源性荧光团自发荧光的干扰，导致图像模糊。
研究团队利用稀土元素铒的独特光学特性，通过分子工程技术设计构建了一种分子调色板，并创新性地引入了“激发编码、单一发射”的多光谱成像策略，解决了基于多发射的多光谱成像技术光子利用效率低、不同波长下图像保真性会受到影响两大问题。新方法可以确保所有成像通道都呈现出一致的高对比度，即便在深层组织中，也能精准区分出高保真的9种信号。
利用AI辅助的“镧系彩虹”分子调色板，研究团队成功在结直肠癌小鼠模型中实现了五色荧光指导手术导航。该系统能够同步可视化肿瘤原发灶、转移结节、血管与肠道运动，并通过新型AI模型，自动完成光谱特征提取与分解，在术中实时输出手术部位清晰的解剖结构与功能信息。未来，外科医生有望利用相关成果，实时看到肿瘤、血管、淋巴结及肠道等多部位的动态画面，从而大幅提升精准切除和术中判断的能力。
