为解决高质量生物标记用荧光纳晶的可控合成及其性能调节难题,我们提出"时-空耦合调控活细胞合成策略",融合化学原理与细胞体系,提出非天然存在的活细胞合成策略,构建相应合成体系,实现了活细胞内不能自然发生的复杂合成反应,可控合成出半导体多色荧光纳晶[1]。利用化学原理和生物体系及其过程,成功实践了一种解决化学合成调控难题的新思路。接着,在活细胞合成原理指导下,构建无细胞的准生物模拟体系,实现了温和条件下荧光纳晶的可控合成。特别是,制备出溶度积常数Ksp极小(2.0×10-64)而极难水相合成的超小(1.5 nm)、生物相容(不含有毒重金属、可水分散、可经肾排泄等)的近红外荧光(光穿透深度大)硒化银(Ag2Se)半导体纳晶[2]。继而,又在近红外荧光硒化银纳晶表面精准控制结合8-10个Mn2+离子,合成出高质量、超小(1.8 nm)、生物相容的近红外荧光-磁性多功能复杂结构的Ag2Se@Mn纳晶[3]。通过化学与生物学的深度交叉,解决了单一学科难以解决的超小、生物相容、多功能复杂结构、生物标记用荧光纳晶水相合成的控制难题。基于合成调控的深入认识[4],解决了荧光纳晶涉及生物标记应用的相关问题,包括生物相容性、亮度、稳定性(光化学稳定性及胶体稳定性)、特异性、超小尺寸、荧光穿透深度等,实现了其在生物医学研究中的多方面应用,如近红外活体成像[2]、细胞源性微囊泡(或微粒)标记及其活体成像[3,5]、病毒标记及其动态示踪[6,7]、病毒和细菌检测、肿瘤细胞快速分选检测、生物活性小分子和金属离子检测等。