传统的病理诊断，依赖于将肿瘤组织切成仅有几微米厚的薄片进行观察。这就像把一颗完整的洋葱一层层剥开，虽然能看到局部细节，却永远失去了它原本立体的、完整的结构。肿瘤内部复杂的“社会关系”——癌细胞如何与周围的基质、免疫细胞相互勾结或对抗——这些决定肿瘤恶性程度和治疗成败的关键信息，往往就在切片过程中被“腰斩”了。现有的三维成像技术，又普遍受困于组织内部的光散射、信号衰减，难以看透深处，且无法同时对多个关键靶标进行“合影”。如今，这一痛点有了全新的解决方案！

近日，中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室秦文健研究员联合国家高性能医疗器械创新中心、南京医科大学附属明基医院和南京工业大学研究团队针对上述痛点，构建光谱编码荧光等离激元免疫传感探针，实现了对毫米级临床肿瘤组织的无切片、多重荧光三维成像，在工程技术领域的权威期刊Chemical Engineering Journal发表研究成果"Plasmonic immunosensing enables spectrally coded fluorescence avatars to resolve depth-resolution challenges in three-dimensional molecular profiling of millimeter-scale biopsies"。该研究工作为临床活检样本实现无切片三维分子表型分析提供全新技术方案，有望破解传统病理仅能依靠薄切片、丢失肿瘤三维空间异质性信息的现实难题。

这项技术的核心，是一枚神奇的“智能探针”。这枚探针以拥有“局域表面等离激元共振效应”的金纳米星为核心，就像一个自带“聚光灯”的信号放大器。它能将荧光信号增强1.6至2.1倍，让那些含量极低的“狡猾”肿瘤标志物也无处遁形。更重要的是，它不仅能精准识别目标，还极其“温和”——即使在高达200μg/mL的浓度下，细胞存活率依然保持在90%以上，生物安全性卓越。

在二维层面的验证中，该探针已经展现出惊人的实力：

精准狙击：能在乳腺癌临床切片上实现亚细胞级别的精确定位，不同荧光通道几乎没有串扰。 

火眼金睛：荧光信号的强弱与肿瘤标志物的表达丰度完美对应，能清晰区分不同乳腺癌亚型的分子差异，实现多靶标同步定量检测。

真正的突破在于“三维”。研究团队将等离激元免疫探针与肉桂酸乙酯（ECi）组织透明化流程耦合，建立一套完整的厚组织三维成像工作流，无需制作物理切片，直接对整块毫米级乳腺癌活检组织开展多标志物三维分子轮廓测绘。经过免疫染色、梯度脱水、折射率匹配透明化处理后，组织保持原有病理形态，不会发生明显收缩、肿胀、结构崩解。

依托该成套技术取得令人振奋的结果：

看得更深：临床样本的有效成像深度最高可达 6-7毫米，足以完整覆盖一块典型的活检组织，可完整捕获组织块内部目标分子的三维空间分布信息。

看得更清：在如此深的组织中，依然保留了亚细胞级别的成像精度，可以完整描绘出目标分子在组织内部的立体分布图谱。 

洞悉机制：研究发现，决定探针能否深入组织的关键，并非染料的颜色，而是组织本身的“体质”——血管丰富、结构疏松的组织，探针更容易渗透；而细胞排布致密、间质紧凑样本，探针渗透会受到扩散阻力限制。这一机制发现，为后续面向不同类型组织优化探针与染色方案提供重要参考。

相较于光片显微镜、多光子显微镜等主流三维成像方案，这套新方法兼具了“多靶标同步标记”和“大体积组织深度成像”两大优势。可解析肿瘤内部浸润免疫细胞、肿瘤细胞、基质的原位空间互作关系，弥补传统二维切片丢失三维空间信息的短板。

该技术搭建起一套具备临床转化潜力的无切片三维病理成像平台，能够实现肿瘤异质性的高精度三维分子表型解析，未来有望助力肿瘤精准病理分型、免疫微环境评估，为肿瘤预后判断与治疗方案选择提供全新技术工具。研究团队也表示，下一步将继续推进更大规模的样本验证，完善探针的一致性和标准化流程，向着真正的临床应用大步迈进。

中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所、医学成像科学与技术系统全国重点实验室秦文健研究员，国家高性能医疗器械创新中心赫家烨研究员，南京医科大学附属明基医院施晓雷教授为论文共同通讯作者，南京工业大学刘佳副教授为论文第一作者。该研究获得国家重点研发青年科学家项目支持。

图1：文章上线截图

图2：多重免疫荧光探针在临床厚组织中三维显微成像示意图

图3：多重免疫荧光探针在细胞及二维组织层面的应用情况

图4：多重免疫荧光探针在临床厚组织中的应用情况