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综上所述，光学探针与传感分析在长期的发展过程中不断取得进步，尤其是近30年，该领域迎来了爆炸式的发展，许多重大问题在一定程度上得到了解决。然而，随着人类社会需求以及科学的快速发展，该领域仍面临着许多新的困难与新的挑战。例如，许多现有有机荧光染料的光稳定性、量子产率仍不够高；单分子、单颗粒与单细胞实时、原位成像技术和方法研究仍不理想；在一些实际应用（如较大的活体动物）中，许多光学探针除存在灵敏度与选择性问题外，时空分辨率、对样品穿透能力（即使是近红外Ⅱ区探针）仍显不足，等等。可以预期，光学探针与传感分析的发展方式仍是螺旋上升模式，即旧有的探针因性能满足不了新的需求，将不断被性能更优越的光学探针所更新替代，新的科学需求在召唤新型探针的问世；在光学分析仪器方面，人们将期盼更高分辨能力的分析仪器出现。此外，针对上述问题，未来的研究方向可能主要有：借助现代科学新成就，研究新的光学传感与检测机理，开发高性能的荧光染料与发光材料，发展高灵敏度、高特异性、高稳定性的新型光学探针与原位成像方法，以实现复杂体系中分析物的精准分析；选择拟研究与检测的样品基质做背景，全面评价光学传感体系的分析性能，测试多种实际样品，并通过各种方法（如基于声学/放射信号的测量方法）相互验证等，减少假阳性信号，夯实光学探针的实用性；同时，与物理、人工智能、生物以及医学等领域加强沟通与合作，研制更高分辨能力的光学分析仪器。总之，随着性能优良的光学探针与卓越的光学分析仪器问世，并随着其投入更多领域的研究与实际应用中，人们将发现更多的新现象，获得更多的新知识，从而使光学探针与传感分析更好地服务于人类社会。
致谢：本章的一些新的研究进展主要得到北京分子科学国家研究中心、国家自然科学基金等资助，特此致谢。