研究生物体内复杂的生物过程，最直观的方法就是成像技术，如免疫组化、荧光原位杂交技术、细胞成像技术以及活体动物体内成像技术等。由于自发荧光以及光谱重叠的干扰，这些成像方法都只能用一种染料标记特定分子进行成像，即便通过荧光共振能量转移来研究分子问的相互作用，也只能同时有两种染料标记，且无法消除光谱重叠的干扰。生物体内过程的复杂性决定了单色成像用于生物医学研究的局限性，特别是人类基因组计划完成后，研究进入后基因组时代，更加注重基因表达和蛋白质功能信号通路的研究，这些核酸和蛋白质复杂多样在体内行使着多种多样的功能。随着成像学和光谱学的发展，使得图像被解混成为可能，多种染料标记不同的生物分子，即使存在非常明显的光谱重叠，通过光谱解混也能将每种光学信号彼此分离开。
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