熒光關聯譜 FCS?—Fluorescence Correlation Spectroscopy
FCS可用于分析小規模分子集合輻射行為所引起的微小的自發擾動，從而反映分子內與分子間的動力學過程。由于FCS可觀察納摩爾（nanomolar）范圍的熒光分子，因而可在大的空間與時間范圍內，非常近似地模仿不同過程中的實際生理條件，如結合與離解反應，生化底物的轉運、酶的周轉，分子內（如結構）的動力學過程等。FCS的時間分辨率也可以達到納秒（ns）量級。
成像關聯譜 ICS—Imaging Correlation Spectroscopy
ICS為測量活細胞表面分子內相互作用的動力學過程提供了一種新的方法，還可以幫助闡明細胞膜上蛋白質的聯合是如何激活信號轉導通道的。ICS可測量分布在細胞表面的單個分子的密度、分子群、有組織的結構或功能區。該技術可探測單個分子的空間分辨率約為200平方微米。由于與分子的總數目有關，因此可用于估計單分子實體（molecular
entity）中的平均分子數目。
國際同行對動物活體內基因表達與蛋白質—蛋白質相互作用的在體光學成像研究也非常重視。例如，美國NIH已經召開過三次研討會，認為新的在體生物光子學方法可用于癌癥和其它疾病的早期檢測、診斷和治療。新一代的在體光學成像技術正處在從實驗室轉向癌癥臨床應用的重要時刻。在NIH的支持下，NCI（美國國家癌癥研究所）正在計劃5年投資1800萬美元，招標建立“在體光學成像和/或光譜技術轉化研究網絡（NTROI）”，其研究內容主要包括：光學成像對比度的產生機理、在體光學成像技術與方法、臨床監測、新光學成像方法的驗證、系統研制與集成等五個方面。美國NIH于2000年底成立了的國家生物醫學影像與生物工程研究所（NIBIB）,在其首批支持的項目中，光學成像方法約占30%。2000年7月，美國NIH投資2000萬美元，開展小動物成像方法項目（SAIRPs）研究，受到生命科學界的高度關注，其中光學成像方法也是其中的研究重點之一。NSF
在2000-2002年發布了四次Biophotonics Partnership Initiative 招標指南，呼吁開展多學科的合作研究。
（三）研究熱點與發展趨勢
從前面的討論中可以看出，研究熱點與發展趨勢應包括如下三個方面：
1.
生物分子的光學標記新技術研究。針對所研究的體系和對象，發展具有高度特異性的、可用于生物體內活體成像的核酸和蛋白質探針。例如研制新的發光蛋白用于動物模型體內，實現蛋白質在動物體內的表達成像研究；設計并合成新型的具有高特異性的核酸探針，實現基因轉錄調控的活體監測；發展在活體細胞內監測蛋白質—蛋白質的相互作用的新方法；發展新的表面修飾和標記方法，將熒光納米顆粒作為探針，用于活體細胞和動物器官的基因表達和蛋白質—蛋白質實時在體光學成像研究。
2.
在體光學成像新技術與應用研究。針對不同的研究對象和應用目標，發展各種新型的在體光學成像技術。例如實現小動物體內深部目標探測的擴散光學成像方法；實現動物體內藥代動力學和藥理學過程的實時在體成像監測的相干域光學成像方法；實現對動物體內基因表達和分子間相互作用過程在體成像監測的多光子熒光等非線性光學成像方法；實現不同層次多參數測量的集成化在體光學成像系統；以及無須外源性標記的各類在體功能成像方法等。應用研究包括：a)
以小動物為研究對象，在動物體內不同部位（如肺、肝、腦等）的腫瘤模型或其它疾病模型基礎上，研究在體基因表達規律，監測腫瘤發生發展的動力學過程；對活體動物體內分子與細胞事件進行定量成像研究，例如通過熒光標記蛋白的互補與重組策略，結合生物發光光學成像技術，可以實現對活體內蛋白質—蛋白質相互作用的定量無損成像，從而有望提供一種有潛在價值的工具，對研究處于自然在體狀態環境下的細胞內的蛋白質—蛋白質相互作用、對以調節蛋白質相互作用為靶標的新藥的在體評估都具有非常重要的意義。動物組織、器官到整體水平的在體光學成像可望為研究藥物作用靶點和評價藥物作用效果提供重要技術手段。b)
以小動物體內的活細胞為研究對象，用光學成像技術，實時在體研究細胞內基因表達與分子間相互作用的動力學過程。例如，可文中提到的FRET、FLIM、FRAP、FLAP等技術研究蛋白質分子間的相互作用、計算蛋白質間的作用距離、特定分子在細胞內移動、定位與跟蹤，以及蛋白質的構像變化等；運用FCS技術，在較大的空間與時間范圍內，研究不同分子的結合與離解反應，生化底物的轉運、酶的周轉，以及分子內（如結構）變化的動力學過程等；運用ICS技術研究活細胞表面分子內相互作用的動力學過程，研究細胞膜蛋白的聯合及其與信號轉導通道的激活關系等。
3. 數據處理、圖像重建與可視化方法研究。在光學成像檢測的基礎上，還需要開展數據處理、圖像重建與可視化方法研究。主要是根據光子傳輸規律和光學檢測模式，對所獲得的數據進行處理和可視化研究。
三、醫學光學成像技術
醫學光學成像技術從理論上可分為擴散光學成像與相干域光學成像，前者成像深度較深，理論基礎是光子輸運方程的擴散近似，被檢測的光學信號會在組織體內經歷多次散射，如何建立散射信息與組織光學特性參數變化間的關系和提取散射信息是其關鍵；后者成像深度主要在組織淺層，散射影響較小，如何避免散射和在強散射背景中提取有用的結構與功能信息是其關鍵。
四、結論
生物醫學光學是新興交叉學科。光學技術為揭示生命活動的基本規律、臨床醫學診斷與治療提供了新的技術手段和方法，同時，生命科學的發展，也不斷對光學技術提出新的要求，促進了光學技術的發展。