意大利威尼斯大学与马德里自治大学（Universidad Autónoma de Madrid）的联合研究团队开发出一项创新技术，利用不可见光与人工智能，实现生物组织内部温度的三维测绘。
此项研究成果新近发表于《自然-通讯》期刊，有望彻底改革现有的人体皮下温度测量方法，无需采用昂贵或侵入式的成像技术，即可实现特定疾病的早期诊断及治疗进展的实时监测。
威尼斯大学的里卡尔多·马林（Riccardo Marin）教授是该研究的主要作者之一。他解释道：“一般的光学探测技术视光学畸变为干扰因素，但我们正着力将其转化为有效的信息源。我们不仅能检测组织温度，还能掌握其在皮下组织的深度位置。”
这种探测方法基于荧光纳米温度计，采用尺寸极微小的硫化银（Ag₂S）颗粒。受到光学激发时，这些颗粒会发射近红外光，发光颜色与强度取决于颗粒温度和光线所需穿透的生物组织厚度。
为解码温度和组织厚度引起的光谱变化，研究团队利用数百张不同条件下采集的高光谱图像训练神经网络，最终开发出能精准重建生物组织三维热分布图的模型——即使在复杂生物环境中也表现优异。验证实验亦表明了其检测仿生组织与真实生物样本温度梯度的能力。
此外，该研究还成功完成了对活体动物血管的影像呈现：这是首次仅利用光学手段远程采集高分辨率的3维热成像图。
相较于功能性磁共振成像（fMRI）、正电子发射断层扫描（PET）等需依赖昂贵设备及专业人员的传统技术，这种新型光学方法具备便携性、高安全性及显著成本优势，为非医院环境中实施医学诊断开辟了新路径。
通过调整粒子的光学特性，该技术还可拓展应用于血氧浓度与pH值等其他关键生理参数的实时测量。
马德里自治大学拉蒙·卡哈尔（Ramón y Cajal）学者欧文·西蒙德斯（Erving Ximendes）补充道：“我们相信这仅仅是技术革命的起点。机器学习算法是探索真实生物系统复杂性的强大工具，其能力将超越传统物理模型的所有可能边界。”
该项研究还凸显了国际合作与人才交流的重要性。该研究项目启动于里卡尔多·马林教授在马德里自治大学访学期间，并吸纳了正在该校进行伊拉斯谟（Erasmus）交流项目的威尼斯大学学生安娜·罗美里（Anna Romelli）。
未来展望：欧洲研究委员会细胞生命研究计划
本研究为马林教授主导的一项五年期新项目奠定了基础。其团队近期荣获150万欧元欧洲研究委员会（ERC）启动基金，将致力于开发先进发光纳米传感器技术。项目命名为MAtCHLESS，将努力构建新一代传感成像系统，实现对温度、pH值、氧浓度等关键细胞内参数的监测，并突破性地提升检测速度与分辨率。
威尼斯大学与马德里自治大学将合作推进项目落地，调查哺乳动物细胞与适应极端生存条件的微生物的运行方式，希望能够在医学诊断、生物技术方面取得重要成果。研究方向还将覆盖宇宙生物学，以更为深入地了解地球上或地球以外极端生存条件下的生命。
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