针对多尺度光学成像中活体、实时、原位、高灵敏的检测和成像难题，孟令杰教授瞄准复合纳米酶中协同增强和特异性催化、分子聚集态高效发光、近红外二区探针分子的光诊疗性能有序调控等关键科学问题，取得了从分子、细胞到器官/组织的生物分析与成像技术的系列创新成果，并积极向体外诊断和临床应用开展技术转化，受到来自中国、美国、法国和韩国等多个国家的院士和著名国际期刊主编的积极评价，提升了我国多尺度生物分析前沿科学研究的自主创新能力和国际影响力。

学术成绩一：向分子尺度探索——纳米酶高效催化新机制及分子/病毒高灵敏检测技术和应用。 

针对现有纳米酶催化性能有限、特异性差等问题，候选人提出了多金属中心协同、贵金属纳米复合和表面等离子共振增强纳米酶的新策略，通过电子转移和表面等离子共振等有效提升酶催化性能，极大提升了纳米酶的催化活性和环境响应特性，成功实现了体液中多种生物分子和新冠病毒等的高灵敏检测。例如，对 NADH 辅酶检测限低至 28 pM 且首次实现原位分布分析（ACS Sens. 2022, 7, 2671）；对新冠病毒拭子 10 min 可实现低至 3 PFU/mL 的高灵敏特异检测，远优于常规基因测试数小时内约 50-100 PFU/mL 的检测限（Anal. Chem. 2023, 95, 1731）。相关成果近 5 年在Adv. Mater.（1 篇），Anal. Chem.（2 篇），Biosens. Bioelectron.（2 篇）和 ACS Sens.（1 篇）等期刊上发表论文 10 篇，申请发明专利 2 项。开发的部分材料体系如磁性纳米团簇已转化到西安天隆科技、上海伯杰等生物科技公司，成功用于新冠病毒、基因等的检测；纳米酶比色技术正用于河南华之源科技公司上呼吸道疾病的体外快检试剂盒的研发。

学术成绩二：向细胞尺度深入——高亮和高稳定有机荧光探针新策略及其在细胞器高特异性和高分辨成像中的应用。

针对有机荧光探针聚集荧光淬灭和易光漂白等问题，候选人采取分子骨架隔离、纳米晶固定和化学交联隔离等方法，提出了“分子隔离和固定增强荧光”的新策略，通过抑制荧光分子之间的π-π 堆积阻断分子间电子和能量的转移，实现了荧光探针在溶液和固体聚集下的高效双态发光，并成功构筑了一系列具有线粒体、溶酶体、脂滴等细胞器靶向特性的高亮度/高稳定性荧光探针，实现了线粒体、溶酶体、脂滴等多种细胞器的超高分辨成像和长时动态追踪（ACS Appl. Mater. Interface., 2020,12, 6814），以及细胞器之间的相互作用（ACS Nano, 2022, 16, 5932）。这些新型荧光探针为理解细胞状态及其生物学内在机理研究提供了有力支撑（Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 667）。相关成果近 5 年在 ACS Nano（封面论文）、Chem. Sci.（封面论文）和 Chem. Soc. Rev.等高水平期刊上发表论文10篇，授权发明专利2项。与交大一附院和西京医院合作表明，这些新型探针在代谢性疾病和心血管疾病的发展演变机制研究以及手术导航方面具有重要转化潜力，目前做成标准化试剂盒通过伊诺凯和阿拉丁等试剂公司进行实验室推广。

学术成绩三：向组织活体推进——高性能近红外荧光探针构筑和能量弛豫通道按需调控新策略及其多模诊疗中的应用。 

针对材料发光波长与发光亮度相互矛盾以及能量弛豫通道相互竞争导致近红外荧光探针难以实现高亮度发光和多模信号有序转换等难题，候选人基于隔离增强策略开发了高亮度和稳定发光的近红外探针，成功用于组织和活体深层的高质量成像；提出分子聚集调控策略，实现了激发态探针分子的荧光、磷光、光热、光声、光动力等竞争性过程的按需有序调控。例如，候选人通过材料分子结构和聚集的有效调控，实现了高亮度近红外二区发光材料的制备（相对荧光量子产率达到了 11.1%），是当时近红外二区发光材料的最高值之一（Chem. Sci., 2020, 11, 8157）。候选人通过荧光探针的纳米晶构筑，抑制非辐射跃迁通道，实现了荧光和光动力等竞争通道间的协同增强(Chem.Sci., 2022, 13, 1270)，为实现材料荧光发射与光动力等多种信号通路间的转换和平衡提供了实验支撑（ACS Nano, 2022, 16, 20151）。相关成果在 ACS Nano，Chem. Sci.(封面论文)，ACS Appl. Mater. Interfaces 等高水平期刊上发表论文 8 篇，授权发明专利 2 项。相关多模态纳米晶探针已经与交大二附院皮肤科合作，成功实现对扁平疣、尖锐湿疣和囊肿性痤疮的光动力治疗和荧光疗效评价，在目前临床用的卟啉类光敏剂十分之一的剂量下，即可实现更彻底的治疗。