生物光子学是研究光子学技术与方法在生物科学和医学应用的学科。光镊技术则是生物光子学领域的关键技术之一，它是基于光子与物质相互作用产生的力学效应，能够无接触、低损伤地操纵微纳尺度的生物样品。光镊技术自1986年发明以来，已在物理、化学和生命科学等领域得到广泛应用。光镊的基本工作原理涉及激光光源、高数值孔径物镜以及光路调节系统、样品操作系统和图像获取系统。
在生物光子学领域，光镊技术具有非接触、低损伤的优势，特别适合于操纵活体物质，如细胞、细胞器甚至单分子。光镊系统能够在焦点附近产生皮牛顿量级的力，并展现出虎克弹簧性质，满足单分子力学、单细胞研究的需求，是重要的传感探测工具。然而，传统的光镊系统在观测和操纵生物系统时存在一些限制，比如无法直接提供微粒的精确位置信息，或者在高强度聚焦激光束可能产生的热效应和光化学效应问题。因此，后续技术发展包括对光镊系统的完善、扩展，如选择合适的激光波长、近场光镊和飞秒脉冲光镊技术，以及全内反射荧光显微镜的应用等，以降低光镊对生物样品的损伤，提高其在单分子研究中的应用精度。
随着生命科学的需求不断向单分子层面延伸，对光镊配套的成像观测系统也提出了更高的空间分辨率要求，因此发展出了能够在秒级时间尺度上进行位移测量精度达到10^-10米级别的光镊。此外，生物光子学的发展也得益于多技术的集成，如光学标记成像、激光打孔和切割等手段。在具体的生物光子学应用中，例如驱动蛋白研究，光镊与单分子荧光标记、全内反射荧光显微镜等技术的结合使研究者能够实现高精度和高效率的生物分子研究。
光镊技术的发展还催生了光镊拉曼光谱技术（LTRS），该技术在生物光子学中应用广泛，具有微量检测、快速和高精度等优点，特别适合于生物分子的分析。在未来的生物光子学产业中，基于光镊技术的医疗仪器研制将是光镊技术发展的重要方向，而生物光子学产业在全球市场份额已达530亿美元，其中基于生物光子学的医学诊断占有超过370亿美元每年的份额。
光镊技术在生物光子学领域扮演着重要角色，为科学研究提供了重要的工具和手段。随着科技的进步，光镊技术将持续优化，它的应用将不断拓宽，为揭示生物体的功能机制和疾病的诊断与治疗提供新的可能性。随着技术的不断进步，光镊技术将展现出更加广阔的应用前景，为生命科学的发展贡献新的力量。
