Wei Min, Ph.D., of Columbia University
MRI 和 PET 扫描曾经只在科幻小说中出现，如今这些方法在医疗行业却已经司空见惯了。
目前科学技术依然在不断向前发展。研究人员在疾病的诊断和治疗方面取得了很多重大进展。他们正在将一种成熟的技术--拉曼光谱，应用于生物医学研究。
拉曼光谱是一种无损的化学分析技术，它基于光与材料内部化学键的相互作用，可以获得材料化学结构的详细信息。光学显微镜的快速发展促进了微观水平上生物系统的研究，有助于阐明那些复杂的、受空间局限且随时间变化的生物过程。
如今一些从事基础研究的实验室里，研究人员已经使用显微拉曼光谱仪进行生物医学成像。比如纽约的一个研究团队发现了这项技术的一种新应用方法。
闵玮博士，哈佛大学毕业，现任哥伦比亚大学卡夫里脑科学研究所的化学教授。他也是这项研究的领军人物。他的目标是开发用于生物医学成像的光学方法，解决基础生物学问题。
他认为这些方法将被应用于临床诊断和治疗以及制药公司药品质量提升。
简而言之，闵玮教授现在的工作是利用拉曼光谱观察和解析活细胞和生物体内的生物分子的动态行为及其相互作用，从而找到导致疾病的因素和过程。
他说：“拉曼光谱非常强大，但它在生物医学应用中的作用还没有被充分发掘出来。”
他的研究涵盖两个领域，一个是解决生物医学问题，另一个是进化研究。研究工作的重点是开发一种新技术，以提高病变组织的表征能力，两者都用到拉曼光谱。
闵玮博士表示，新陈代谢在许多疾病中起着主要作用。
“ 很多疾病都属于一般代谢性疾病。一般来说很多疾病都是因为机体的新陈代谢出现了问题，如癌症、肥胖、糖尿病、心脏病，甚至一些局部神经退行性疾病，就是所谓的慢性疾病。”
这些疾病根源都是代谢失调。如果科学家能够了解代谢是如何出错的，医生就可以更早地诊断出疾病。他们也可以将此作为治疗疾病或筛选更好的药物的一种方式。
“ 我认为在某种程度上，许多慢性病都与代谢紊乱紧密相连” 闵玮博士说。
他使用拉曼成像结合化学探针来分析组织中的代谢过程。特异性探针使他能够准确地观察到细胞中的化学活动。
他说：“我们将能够对细胞和组织进行成像，将代谢过程可视化。”
闵玮认为了解代谢过程是向疾病诊断和治疗迈出的重要一步。
科学家们认为拉曼光谱是一种无标记技术。这意味着研究人员不需要探针，操作人员只需放好样品就可直接对其进行检测。而闵玮博士的方法使用多个探针，这是一种创新型的转变。研究人员通常需要在实验室里合成探针才能进行特异性检测。
闵玮博士使用一种叫做受激拉曼散射（SERS）的技术来进行检测。这种技术大大提高了检测的灵敏度和准确性。
他说多路复用检测可以实现标记后样品的高通量检测。这对于从系统水平理解复杂的系统至关重要。
他和他的博士后团队已经开发了一种叫做“超复合光学成像”的技术。它使用多个拉曼探针或染料，其尖锐的非重叠拉曼谱带可以同时对细胞和组织内的多种分子进行成像。这是目前其他成像技术无法实现的。
超复合光学成像技术通过示踪组织内的标记物来表征组织，复合光学成像是这种拉曼探针阵列的发展。
超复合光学成像实验中闵玮博士一次使用50到100个探针或分子，而不是少量的探针或分子来表征生物系统。这一技术的实际应用案例，例如，大量不同类型的神经元在大脑的不同位置相互连接，制约了神经科学的研究。超复合光学成像让闵玮和他的团队能够对不同的受体进行成像，这样就可以在大脑的不同位置识别不同类型的神经元。
"他说："我们的探针是化学合成的，每个探针都有一个尖锐的特异性的特征峰。"它就像一个有大量探针的染料盘。我们用拉曼探针来定位标记物，并使用灵敏的显微方法将细胞内的标记物可视化并对其进行检测。"
通过拉曼光谱检测拉曼探针可以显示出细胞内正在发生的事情。他对新陈代谢的研究和超复合光学成像都依赖于探针。研究新陈代谢时使用少量的拉曼探针，而超复合光学成像在一次观察中需要使用大量的探针。
"通过增加要检测的标记物的数量和增加多路复用能力，可以使我们在复杂的组织中获得的信息量指数增长。"
闵玮博士可以提供活细胞中细胞结构的1110色成像。成像的物质包括质膜、ER、线粒体、高尔基体、脂滴、溶酶体、细胞核、管蛋白、肌动蛋白和FM 4-64。
1110-color imaging of cellular structures in living cells. Cellular targets include plasma membrane, ER, mitochondria, Golgi, lipid droplets, lysosome, nucleus, tubulin, actin, and FM 4-64. Courtesy of Dr. Wei Min.
除了上述神经科学的例子外，超复合光学成像还可识别不同的癌症标志物。癌症标志物的不同亚型代表癌症的种类。医院里医生通过检测标记物来对癌症进行分类。通常情况下，医生只能进行少量的重复检测。因为癌症有几十种不同的亚型，诊断师需要多路复用测量，以便能够在更短的时间内得到比其他方法更准确更精细的细节信息。
闵玮使用专门的设备进行多路复用检测，包括特殊的激光器和显微镜。
“但这不是关键，”他说。“我认为最重要的东西是我们使用的探针。”
到目前为止，闵玮的研究集中在小鼠身上。他已就这一课题发表了几篇论文。闵玮比较了健康小鼠和患病小鼠的组织，并能用超多路复用技术将它们进行区分。闵玮还用该技术下研究了人类组织，结果即将问世。
他说：“我们已经在实验室和动物上进行了原理证明。从生物学的角度来看，我们已经证明了我们有这个能力。但就其应用于医院和医疗实践而言，我们还没有达到目的。”
他认为制药行业的应用将是这项技术商业化的第一步。只有时间和进一步的研究才能告诉我们未来会发生什么。
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