体内的关键过程由细胞内和细胞周围的钙浓度控制。来自慕尼黑工业大学(TUM)和HelmholtzZentrumMünchen的团队开发出第一种传感器分子，能够通过称为光声学的无辐射成像技术来观察活体动物的钙。该方法不需要对细胞进行遗传修饰并且不涉及辐射暴露。

　　钙是体内的重要信使。例如，在神经细胞中，钙离子决定信号是否传递给其他神经细胞。肌肉收缩或放松是否取决于肌肉细胞中钙的浓度。对于我们身体中最重要的肌肉 - 心脏也是如此。

　　“因为钙在心脏和大脑等基本器官中发挥着如此重要的作用，所以能够观察钙浓度如何在活组织内深层变化并以此方式改善我们对疾病过程的理解将会很有趣。我们的传感器分子这是该方向的第一步，“该研究的负责人，TUM的分子成像教授和HelmholtzZentrumMünchen的研究组负责人Gil Gregor Westmeyer说。该研究发表于美国化学学会期刊， TUM化学系的Thorsten Bach教授也参与其中。研究人员已经在斑马鱼幼虫的心脏组织和大脑中测试了他们的分子。

　　在深部组织中也可以测量钙

　　传感器可以使用一种称为光声学的相对较新的非侵入性成像方法进行测量，这使得它适用于活体动物 - 后来也可能用于人类。该方法基于超声技术，该技术对人类无害并且不使用辐射。激光脉冲加热组织中的光吸收传感器分子。这导致分子短暂扩张，导致产生超声信号。然后通过超声检测器感测信号并将其转换成三维图像。

　　当光线穿过组织时，它会散射。因此，光学显微镜下的图像在深度小于1毫米时变得模糊。这凸显了光声学的另一个优势：超声波的散射非常小，即使在几厘米的深度也能产生清晰的图像。这对于检查大脑特别有用，因为现有方法只能穿透脑表面以下几毫米。但是大脑具有如此复杂的三维结构，具有各种功能区域，表面只占其中的一小部分。因此，研究人员的目标是使用新的传感器来测量活组织深处的钙变化。他们已经在斑马鱼幼虫的大脑中取得了成果。

　　无毒无辐射

　　此外，科学家们设计了传感器分子，使其易于被活细胞吸收。此外，它对组织无害，并且基于颜色变化而起作用：一旦传感器与钙结合，其颜色就会发生变化，从而改变光诱导的光声信号。

　　目前可获得的用于可视化钙变化的许多成像方法需要经遗传修饰的细胞。例如，只要细胞中的钙浓度发生变化，它们就被编程为发荧光。当然，问题在于不可能在人类中进行这种遗传干预。

　　科学家表示，新传感器克服了这一局限。在未来，研究人员计划进一步细化分子的特性，允许在更深的组织层中测量传感器信号。为此，由Gil Gregor Westmeyer领导的团队必须产生更多的分子变体，吸收比人眼无法察觉的更长波长的光。