法医学、皮肤病学和再生医学领域非常依赖对人体皮肤细节的精确复制。然而，由于对稳定性、准确性和使用安全成像材料的严格要求，进行现场分析存在挑战。目前的皮肤成像方法受到其硬件组件的固有限制，尤其是在捕捉人体皮肤微米级的复杂纹理时。为了解决这些挑战，我们使用CsPbBr3@HPβCD发光纳米纤维开发了一种低成本（< $800）的便携式基于纳米纤维的成像技术（nano-fiber based imaging technique，NFIT）。NFIT实现了超高分辨率（1450 dpi）和微米级相似性（93.24±4.6%）的原位多区域成像，捕捉了从汗腺毛孔到大范围皮肤的复杂细节。其非接触设计消除了化学预处理/后处理，从而确保安全、卫生和易于使用。NFIT在极端温度（-50°C至+50°C）和长时间（3级指纹特征≥81天，2级指纹特征≥108天）下均能保持清晰成像，因此具有良好的稳健性和可靠性。本研究开发了一种支持三维皮肤纹理模型重建的算法，为法医学证据分析、皮肤病学评估和个性化医疗提供了一种变革性的解决方案。

近日，扬州大学化学化工学院田甜、庞欢团队/中山大学欧阳钢锋、陈钰欣团队在国际顶级期刊Nature Communications上发表题为“Luminescent Nanofibers for Human Skin Textures Photocopying”的研究论文，报道了一种基于CsPbBr3 @HPβCD发光纳米纤维的便携式成像技术（NFIT）。该技术通过低成本（< $800）方案实现超高分辨率（1450 dpi）原位成像，具备微米级相似性（93.24 ±4.6%）、非接触式检测及宽温域稳定性（-50°C至+50°C），为法医学、皮肤病学及个性化医疗提供了三维纹理重建的创新方法。

图1：指纹成像过程示意图和形貌表征。

研究团队开发了一种基于CsPbBr3@HPβCD纳米晶体的便携式纳米纤维成像技术（NFIT）。通过研磨法合成钙钛矿纳米晶，并利用两亲性热塑性聚氨酯（TPU）作为电纺基质，该技术可在10秒内实现超高分辨率（1450 dpi）的3级指纹成像，精准呈现汗孔位置、脊线形态等微观特征，相似度达93.24± 4.6%。NFIT采用全非接触式设计，无需化学预处理，且铅溶出量（0.003 mg/L）远低于WHO饮用水标准，兼具安全性与卫生优势。此外，纳米纤维通过毛细作用吸附汗液中的NaCl，可区分真假指纹，为法医学和生物识别提供了高精度、高可靠性的解决方案。

图2：CsPbBr3@HPβCD对汗液残留组分的光谱响应及化学相互作用。

为了进一步探究CsPbBr3@HPβCD纳米纤维与指纹汗渍成分的响应机制，研究团队通过光谱学与理论计算揭示了两者的高选择性响应机制。实验表明，羟丙基-β-环糊精（HPβCD）可钝化钙钛矿缺陷，使其光致发光（PL）强度提升；XPS与ATR-FTIR分析证实，HPβCD通过氢键网络调控CsPbBr3与氯化物（NaCl/KCl/MgCl2）的卤素交换，导致PL峰蓝移（结合能偏移0.4-0.5 eV），而葡萄糖则通过多羟基协同作用延长PL寿命。密度泛函理论计算显示，HPβCD将氯化物吸附能提升至-7.27 eV，促进Pb²⁺位点离子掺杂，从而增强成像特异性。该技术通过成分依赖的PL响应差异，实现了汗孔分布与有机/无机成分的同步可视化，为法医学和生物识别提供了分子级精度的成像新范式。

图3：CsPbBr3@HPβCD纳米纤维的PL表征和原位指纹PL成像

研究团队通过变温PL光谱与荧光寿命成像（FLIM）揭示了CsPbBr3@HPβCD纳米纤维对汗渍成分的精准响应机制。实验显示，氯化物（NaCl/KCl/MgCl2）使钙钛矿PL峰蓝移至490nm并缩短荧光寿命，而葡萄糖则通过协同钝化作用将激子结合能提升至74.9meV，在350K高温下仍保持稳定发光。FLIM空间成像成功区分指纹脊线（氯化物富集区，寿命缩短）与汗孔（葡萄糖潜在分布区，寿命延长100%以上），首次实现汗液中无机/有机成分的双通道可视化。该技术为无创血糖监测提供了新思路，有望推动生物医学检测与高精度指纹识别技术的融合发展。

图4：NFIT的普适性和稳定性表征。

研究团队开发的纳米纤维成像技术（NFIT）在极端环境下展现出卓越的稳定性和适应性。该技术可在10秒内实现多种材质（金属、玻璃、塑料等）表面的高对比度指纹成像，并对37天老化指纹仍保持3级特征识别能力（汗孔直径变化精度达微米级）。在-50℃至+50℃极端温度范围内，NFIT持续输出高分辨率图像，且成像稳定性突破108天（2级指纹特征）和81天（3级指纹特征）。实验证实，该技术对DNA鉴定无干扰，配合便携式电纺设备可快速获取掌纹等大面积皮肤纹理，为犯罪现场勘验和极地/沙漠等特殊环境下的生物识别提供了革新性解决方案。

图5：用于指纹数据提取和处理的集成NFIT系统

研究团队成功开发出基于纳米纤维成像技术（NFIT）的便携式指纹识别系统，该系统集成了微型电纺设备与智能算法，可在1小时内完成100枚指纹的采集与分析。该系统具有三大突破性优势：（1）采用轻量化设计（<400g）和低成本方案（<800美元），通过智能手机即可实现高分辨率指纹成像与3D模型重建；（2）独创的微图像算法将指纹灰度值直接转化为2D/3D图像，极大的压缩数据存储量，大幅降低运算需求；（3）实验证实其3D重建模型可还原极高精度的细节特征，尤其适用于法医鉴定等高精度认证场景。该技术现已实现从指纹采集到数据分析的全流程一体化操作，为现场勘验和大规模身份认证提供了革命性工具。

图6：集成NFIT系统实现人体皮肤复印及3D模型构建的工作流程。

NFIT系统突破皮肤成像技术瓶颈，实现5分钟快速高精度全身皮肤纹理采集。该系统采用CsPbBr3@HPβCD发光成像介质，通过创新电纺技术无需复杂反馈系统或化学处理，即可完成包括手背、足底等低汗腺区域的高清成像，并直接生成3D模型。其突破性表现在：（1）为游戏动画、影视特效提供超写实皮肤纹理数据；（2）推动虚拟试穿与个性化定制技术革新；（3）开创无创皮肤病诊断新途径。该技术可实现从医疗健康到娱乐产业的全领域应用，重新定义高精度皮肤成像标准。

综上所述，研究团队利用CsPbBr3@HPβCD发光纳米纤维开发了一种创新的基于纳米纤维的成像技术（NFIT），以前所未有的精度实现了人体皮肤纹理的实时、多维和多区域成像。NFIT系统利用独特的氯离子和葡萄糖识别机制，实现了准确的汗孔成像，相似度为93.24±4.6%。它支持跨不同材料的大面积成像，同时在长期存储（3级≥81天，2级≥108天）和极端温度（-50°C到+50°C）下保持高分辨率（1450 dpi）图像质量。除了捕捉详细的2D皮肤表面特征，NFIT还有助于构建高精度的3D皮肤形态模型。这些数据彻底改变了生物识别安全系统，提高了指纹和掌纹识别的准确性。此外，这些数据可作为生物和人类学教育和研究的宝贵资源，同时促进个性化医学和皮肤病学。这一突破性技术为人体皮肤复印设定了新的基准，解决了精确性、安全性和可用性方面的关键挑战，并开启了不同领域的变革性应用。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64703-5.

Tian Tian#, Huixuan Han#, Xinyi Lin#, Hui Kang, Meifang Yang, Zihao Chen, Chao Wu, Yuansheng Jiang, Wen-Guang Li, Xueqing Chang, Yizhou Zhang, Qin Xu, Yu-Xin Chen*, Gangfeng Ouyang, Huan Pang*, Luminescent Nanofibers for Human Skin Textures Photocopying, Nat Commun 16, 9720(2025). 

通讯作者：庞欢（扬州大学），陈钰欣（中山大学）

作者：田甜#，韩慧萱#，林欣怡#，康辉，杨梅芳，陈子豪，吴超，姜远胜，李文广，常雪晴，张一洲，徐琴，陈钰欣*，欧阳钢锋，庞欢*

通讯作者简介：

庞欢，扬州大学产业处处长、二级教授，博士生导师。教育部青年长江学者、新世纪优秀人才；江苏省杰出青年；英国皇家化学学会会士；全球高被引学者。兼任《国家科学评论》学科编辑组成员；Nano Research、Rare Metals等期刊编委。在纳米MOF合成、应用领域总发表论文被他人正面引用>35000次，H>100。相关研究获教育部《高等学校科学研究优秀成果奖》一等奖、二等奖。近五年以通讯作者在 《国家科学评论》、Adv. Mater.、Nature Comm. 、JACS、Angew. 等高质量期刊发表100余篇论文。主持或完成国家自然科学基金4项(重点1项)，省级优秀教学团队带头人、主持省教改项目2项。主编/著书籍3本 (省重点教材2部)。全国大学生挑战杯获奖指导老师。

陈钰欣，中山大学分析测试中心实验师，主要从事光谱分析与元素分析。取得全国分析检测人员能力至射线培训委员会(NTC)的分子荧光分析技术培训与考评教师资格。从事非线性光学、高成像、稀土柔性应用材料等相关研究工作,致力于发展光致发光成像材料与分析表征技术，作为第一/通讯作者已在Science Advances，Nat. Commun., Adv. Mater., Trend.Anal. Chem.等学术期刊上发表多篇论文。

田甜，扬州大学特聘教授/江苏省科技副总/省级青年托举人才。围绕新能源柔性发光材料性能与器件的制备和应用开展了一系列的前沿研究，并在该领域取得过多项原创性研究成果，目前以第一作者/通讯作者在 Science Advances, Nature Communications （4 篇）, Nature Sustainability，Advanced Materials 和 Angewandte Chemie International Edition 等学术期刊上发表论文 20 余篇，主持国家自然科学基金青年等项目 5 项，授权发明专利 6 项目，实用新型专利 1 项。