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细胞由于其微小的体积和拥挤的内部微环境，要实现其内部代谢参数的实时监控并对正常代谢不造成干扰，必须设计和制备尺寸极小的传感器。光学传感器相比于其他类型传感器具有可微型化的特点，可制备纳米尺度的传感器，因此在细胞尺度的研究中有独特优势。荧光纳米传感器的核心部件是荧光探针，但荧光探针的发光特性严重依赖于其所处的微环境，并且其发光强度随着激发光强度、检测系统的设置和荧光探针分子的分布而变化，检测信号容易波动，无法保证细胞内测量的准确性。为了解决这一难题，科学家通常将另一种发光波长与荧光探针不同的荧光物质作为参比荧光物质来和荧光探针结合使用，通过两者发光强度的比率来消除激发光强度波动、荧光探针分布变化带来的误差。