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生命体系中各种环境因素（极性、pH、粘度、温度等）的改变在生理、病理过程中扮演着重要的角色。如，蛋白酶局部极性的改变可以影响蛋白质的内部静电相互作用、以及蛋白与各种配体之间的作用强度；细胞中pH值的改变会导致心肺或神经性疾病，严重时甚至会危及生命；粘度的改变与动脉硬化、高胆固醇症等疾病密切相关；病态细胞由于其代谢活动的增加而比正常的细胞温度高。因此，发展能及时反映环境因素变化的原位传感与分析方法，对相关疾病的早期诊断与病理研究、进而揭示其分子发病机制则具有重要的作用。