生物医学光子学已成为多学科交叉和高速发展的领域，也是生命科学和医学成像等重要学科前沿领域研究的重要组成部分。生物医学光子学作为一门新兴的交叉学科，近年来的发展已经渗透到生物物理、生物化学、分子生物学和细胞生物学等生命科学的前沿领域，成为与人类医疗健康息息相关的重要研究手段。目前的一些研究热点也得到了高度关注和迅速发展。《中国激光》在2018年第2期、第3期适时推出“生物医学光子学”专题栏目，得到了本领域专家学者的积极响应。本专题共收到投稿94篇，最终接收综述论文31篇、研究论文17篇。论文内容涵盖了生物医学光子学的各个领域，包括基础研究、应用研究和探索性研究三个方面。这些论文学术思想先进，内容新颖。特别要指出的是，一些综述论文不但结构紧凑，内容充实，而且从分子的角度介绍了分子光子学的理论、光化学作用、光物理过程，以及光和生物、物质的相互作用及工程手段、方法等。同时也很好地总结和展望了我国该领域科研工作者目前关注和研究的重点成果，可以说是生物医学光子学专业的基础性论文，可读性很高，适合许多相关领域的研究人员阅读，以帮助他们加深对该学科的了解。综合这些论文的观点，我们可以将目前生物医学光子学的发展趋势归纳为以下四个方面。

生物组织的黏性和弹性在许多疾病发生和发展的过程中会发生改变，因此检测生物组织黏弹性对疾病诊疗具有重要意义。基于此，介绍了基于激光散斑技术的生物组织黏弹性测量方法。从弹性波调制下的激光散斑衬比变化，布朗运动下的光强自相关函数和低频交变应力作用下的散斑位移3个方面，分别介绍生物组织黏弹性激光散斑检测的理论基础和研究现状。

拉曼光谱是一种用于分析分子化学成分、结构等信息的检测技术，具有信息丰富、制样简单、水的干扰小、非侵入等特点，在生物医学等研究领域中具有广泛应用。拉曼光谱成像作为一种结合拉曼光谱和成像的混合模式，通过采集空间中每个像素处的拉曼光谱信息，将分子信息在空间上展现，并定性、定量与定位地分析物质分子。相对于传统的拉曼光谱测量，拉曼光谱成像可额外提供生物医学应用中极为重要的空间信息，因此，以图像形式观测物质成分与结构等信息的拉曼光谱成像技术在生物样本检测、临床诊断及治疗等生物医学领域中具有重要的应用价值。从拉曼光谱原理出发,介绍了拉曼光谱成像技术及其发展，并综述了近年来拉曼光谱成像技术在生物医学领域中的应用，最后总结并展望了拉曼光谱成像技术及其发展趋势。

荧光分子层析(FMT)成像是一种具有深度分辨能力的宏观光学成像技术，可定位和量化生物体内的荧光分子探针，在蛋白质相互作用研究、药物作用机制解析以及肿瘤治疗效果评价等方面具有巨大的应用潜力。然而，FMT的一个关键挑战是其逆向问题具有高度病态性，这意味着图像重建对测量噪声及各种数值误差非常敏感。要获得良好的图像重建结果，除了尽可能提升系统的性能以减小测量噪声外，还主要取决于两个方面：一是提高正向问题求解的精度以降低数值误差；二是缓解逆向问题的病态性使其抗噪声能力更强。本综述介绍了目前FMT图像重建在这两个方面的研究进展。

表面增强拉曼散射(SERS)光谱具有高灵敏度、高分辨率的优点，可表征分子的指纹振动光谱，实现对样品的无损测量，在光谱分析领域具有重要应用。SERS光谱的灵敏度、稳定性及可重复性与所用的SERS基底性能密切相关。目前常用的SERS硬质基底存在制备过程复杂、柔性差、不便携带且易碎的缺点。利用纸张作为支撑的SERS纸质基底能有效解决硬质基底存在的问题，满足未来分析检测领域快速、便携以及个性化的需求。介绍了当前制备纸质SERS基底的主要方法，包括直接浸泡/滴加法、喷墨打印法、化学反应法和物理喷镀法，并对纸质SERS基底在生物医学分析与传感、环境分析以及食品安全等领域的具体应用进展进行了阐述。

随着科学的进步，生命科学的研究对象由单个器官向组织体、离体组织切片及发育过程中的活体胚胎转变。荧光特异性标记的出现，为追踪物质在单细胞、组织体、器官甚至整个胚胎内的转移过程提供了手段。为了实现整个追踪过程，需要对活体胚胎进行无损、非侵入式的亚细胞级别成像，这就对荧光显微技术提出了更高的要求。在传统荧光显微技术基础上发展了光片照明和超分辨荧光显微技术。前者通过选择平面照明方式，只激发探测物镜焦平面附近的样品，因其具有高穿透深度、低漂白和高成像速度而广泛应用于三维活体组织成像；后者利用特殊的光调控手段将显微镜的分辨率提升至纳米水平，成为研究亚细胞水平生命活动的有力**。通过介绍2大技术的发展、融合以及目前所遇到的问题，探究新型的、适宜观察三维厚组织样品亚细胞结构和生命过程的成像方法。

光声显微成像技术是近年发展迅速的一种基于光学吸收差异的成像技术，它继承了光学成像对比度高、超声成像深度深的优点，表现出纯光学显微成像技术所无法比拟的优越性。光声显微成像实现了从声学分辨率至光学分辨率的多尺度成像，发展出从单纯的吸收结构到功能的多参量成像、从依靠内源吸收体到外源对比剂的多对比度成像、从依赖超声换能器到全光学激发与探测、从单一吸收成像到与光学相干层析成像、荧光成像、双光子成像、二次谐波成像等结合形成多模态的光声显微成像技术。现已在血管生物学、肿瘤学、神经学、眼科学，以及皮肤学等生物医学领域得到应用。

基于荧光随机涨落的超分辨显微成像技术具有成像速度快、空间分辨率高、系统成本低和光毒性小的成像优势，在对生物亚细胞结构及其动态运动过程的成像和监测中具有广阔的应用前景。近年来，基于荧光发射的间歇性，发展出多种图像重建算法实现荧光涨落超分辨成像，在无须对传统的荧光显微镜做任何硬件改造的情况下，显著提升了光学成像的空间分辨率，实现了突破光学衍射极限的超分辨成像。从重建算法、成像速度、分辨率提升和图像重建质量等方面，对比分析不同类型荧光涨落超分辨方法的差异和适用范围，为生命科学研究人员针对特定的生物学问题选择最佳的超分辨方法提供参考依据。

光响应纳米基因载体可借外界光源实现基因的定时、定点释放，已逐渐成为非病毒基因载体研究的热点。根据响应光波长的不同，可将光响应纳米基因载体分为紫外/可见光响应的纳米基因载体和近红外光响应的纳米基因载体。综述了这两类载体材料当前的研究进展，阐述了其响应机理和释放过程，并总结了光响应纳米基因载体在构建过程中亟待解决的问题。

光声成像结合了光学成像和声成像的优点，是一种具有高空间分辨率、高对比度的无损成像技术，成为当前生物医学成像的研究热点之一。重建光声图像是一个典型的逆问题，具有严重的病态性。针对光声成像的病态性和较大的系统矩阵会导致重建速度慢的问题，提出了一种基于Lanczos双对角化的快速指数滤波重建方法，并通过数值仿真证实了该方法的有效性。仿真结果表明，所提方法在保证重建图像高质量的同时极大地提高了重建速度，其重建时间是指数滤波和后投影方法的1/67~1/47。