激光被认为是20世纪最伟大的发明之一。生物激光利用高信噪比的激光发射而不是传统的荧光作为传感信号，且具有良好的定向耦合和生物相容性，因此可以作为嵌入/集成生物材料的高效微型激光器。本文介绍了近年来生物激光在分子、细胞、组织和生物体等方面的研究进展。由于其独特的优势，生物激光在生物传感、标记、跟踪、生物成像和生物医学发展等方面得到了广泛的应用和探索。最后本文展望了生物激光的发展方向及其应用前景。

胚胎在其生命的第一阶段经历了一个非凡的转变，从一个单细胞到几十厘米长的胎儿，具备了免疫、消化、神经系统、四肢和脚趾等，在这其中的组织工程涉及无数复杂的细胞和分子事件，因此，从分子、细胞、组织甚至生物的水平研究生物的各种生命活动对生命科学具有重要意义，为理解生命的本质和意义提供了途径。关于各种生物激光的最新综述和展望发表于十年前，包含从荧光、材料和纳米技术等领域，以及利用各种超分辨率方法跟踪分子的特定荧光。我们知道，一个细胞是由大量的分子组成的，各种功能细胞构成一个组织或器官，研究细胞生物活性和组织功能的方法有很多，在这个领域已经进行了大量的研究，发表了大量的论文。与荧光、材料和纳米技术相比，激光发射是一种先进的方法，可以检测任何生命水平的各种生物活性。并且生物激光器在应用方面有许多优点，激光束的高强度保证了高信噪比，激光的定向耦合性更容易实现检测和监测，完善的高灵敏度光反馈机制能实时感知生物过程中的微小变化，并且激光的窄线宽可以实现光谱多路检测、成像和跟踪。

由于生物激光器的强大，各种生物激光已被用于检测或监测分子、细胞、组织和生物体水平的各种生物活性。最近，它们在细胞追踪、标记/探针、可植入设备和细胞/组织成像方面的应用已经开始出现。然而，在复杂的生物领域中，分子、细胞和组织的功能应该是亲密而独立的，相互配合，又各自独特，以往的综述都没有从分子、细胞、组织和生物体水平上对各种生物激光进行分离和描述。在这篇综述中，我们讨论了不同的生物激光及其潜在的生物和生物医学等各个层级的应用，如图所示。最后，我们对生物激光可能面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。

图 生物激光在不同生命层次概念图，包括生物体、组织、细胞和分子层级

该工作被发表在 “Shan, H.; Dai, H.; Chen, X. Monitoring Various Bioactivities at the Molecular, Cellular, Tissue, and Organism Levels via Biological Lasers. Sensors 2022, 22, 3149”。

原文链接： https://www.mdpi.com/1424-8220/22/9/3149