综述：光学纳米测温技术作为疾病诊断工具：物理原理、挑战与局限

（编辑推荐）本综述系统阐述光学纳米测温技术（Optical Nanothermometry）在疾病诊断中的应用价值，重点解析其通过光响应探针实现高时空分辨率温度监测的物理机制，为癌症、炎症及心脑疾病提供新型诊断策略，同时探讨生物系统测温的技术瓶颈。

　　

光学纳米测温技术作为疾病诊断工具：物理原理、挑战与局限

Abstract

温度变化是反映病理状态的关键生物标志物，从炎症反应到恶性肿瘤均伴随特征性热模式改变。光学纳米测温技术通过设计光响应纳米探针（如稀土掺杂纳米颗粒、量子点等），利用其荧光寿命、发射强度比（FIR）或光谱位移等光学参数与温度的定量关系，实现对深层组织^℃级精度的动态监测。

技术原理与进展

基于镧系元素（Ln³⁺）的纳米探针通过能级热耦合实现FIR测温，其相对误差可控制在±0.1^℃。新兴的量子点温度计利用带隙随温度变化的特性，在肿瘤微环境（TME）测绘中展现亚细胞级空间分辨率。值得注意的是，表面增强拉曼散射（SERS）标签通过振动峰位移可实现<10^μm的定位精度。

疾病诊断应用

在肿瘤领域，光热成像联合纳米温度计成功区分乳腺癌病灶与周围组织0.5-2^℃的温差。对于心肌缺血，基于Eu³⁺/Tb³⁺的双发射纳米颗粒可动态监测再灌注过程中的温度振荡。脑科学研究中，上转换纳米颗粒（UCNPs）突破血脑屏障实现癫痫灶的精准热图定位。

挑战与局限

生物组织的光散射效应导致信号衰减，尤其在>3^mm深度时测温误差显著增大。探针的生物相容性、长期稳定性与代谢途径仍需优化。值得注意的是，运动伪影和血流灌注干扰使得活体测温的重复性面临挑战。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。该技术向临床转化仍需解决标准化校准、多模态协同测量等关键问题，但其在精准医疗中的潜力已得到初步验证。