慕尼黑亥姆霍兹中心与慕尼黑工业大学（TUM）的研究团队开发出一种显微成像方法，可在活细胞中区分不同脂质类别，尤其能够识别胆固醇与鞘磷脂，并在无需化学标记的情况下实现脂质定位。相关研究成果已发表于《Nature Methods》。

脂质是细胞膜的重要组成部分，参与细胞信号传导与物质运输。但在活细胞内对特定脂质类别进行感知或可视化一直存在难度。传统荧光显微镜通常需要为不同脂质开发定制荧光标记，流程耗时且成本较高；同时，标记物可能干扰脂质功能、增加细胞压力，或出现与目标分子结合不够特异等问题。

研究团队由亥姆霍兹慕尼黑生物工程中心主任、IBMI所长、慕尼黑工业大学生物成像教授兼主任Vasilis Ntziachristos教授领导，提出一种名为超光谱中红外光声显微镜（HyFOPM）的技术路线。该方法以多波长脉冲中红外光对样品进行“超光谱”照明：脂质在特定波段吸收光能后产生短暂、微小的温度升高，进而激发超声波信号；超声传感器对信号进行检测并转换为光谱图像，再通过计算分析生成不同脂质在样品中的分布图。

IBMI与TUM科学家、该研究第一作者Francesca Gasparin博士表示，不同分子的吸收模式具有特征性，可视作“分子指纹”，中红外指纹使研究人员能够在不引入外部标记的情况下区分脂质类别。

研究团队强调，该方法的关键在于所选用的光谱范围。部分无标记成像方法依赖由多种生物分子常见化学键主导的光谱区间，信号相似度较高，难以分辨单一脂质类别。HyFOPM则聚焦于“指纹区”，该区域的吸收特征主要来自与脂质分子结构高度相关的振动模式，不仅反映分子组成单元，也与其相对排列有关。研究人员称，这使得该技术能够区分脂质种类，并可对化学结构相近的甘油磷脂与鞘磷脂进行区分。

为验证化学指纹的可靠性，团队将测量结果与传统红外光谱法进行对照。研究人员指出，传统方法可用于溶液中化合物与液滴的准确测量，但由于需要特殊制备，通常不适用于活细胞，且可能对细胞造成压力。新方法在重现溶液中脂质预期光谱的同时，实现了活细胞内的直接测量。Gasparin表示，HyFOPM的一项关键优势在于无标记脂质观察对活细胞造成的压力较小。

研究人员认为，从长期看，该技术有望服务于基础脂质研究，并拓展至以往较难实现的医学应用场景。Ntziachristos表示，在活细胞中无标记追踪与定位脂质类别，为理解疾病过程与监测代谢活动提供了新的路径；下一步工作包括提升方法速度，并在更复杂的细胞系统中开展系统测试，以积累关于疾病进展与药物作用的相关知识。研究团队的最终目标是推动该技术在人体中的应用，用于代谢物的持续监测，并提供覆盖心脏代谢综合征及其他多种状况的可操作生物标志物。