近紅外二區(qū)（NIRⅡ, 1000～1700 nm）生物成像作為近年來新生的光學(xué)成像技術(shù),相對于傳統(tǒng)的近紅外一區(qū)（NIR Ⅰ,750～900nm）和可見光（Vis,400～750nm）成像,由于其熒光波長更長,生物組織的自發(fā)熒光背景更低,光子散射值更低,其組織穿透深度更深,該技術(shù)更適合于活體原位成像.本文綜述了近紅外二區(qū)熒光成像技術(shù)的發(fā)展及其在活體成像方面的應(yīng)用,總結(jié)了各項技術(shù)的特點,最后對該研究方向的發(fā)展前景進行了展望,指出通過化學(xué)材料、光電儀器和多模態(tài)技術(shù)等多方面的持續(xù)發(fā)展,有望推動近紅外二區(qū)活體成像技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化. 

【文章來源】：化學(xué)學(xué)報. 2020,78(05)北大核心SCICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

近紅外二區(qū)熒光成像儀示意圖;(b)碳納米管在小鼠體內(nèi)流經(jīng)肺、腎、肝、脾等器官的活體成像圖;(c)通過主成分分析法(PCA)分析處理的碳納米管動態(tài)對比度增強的成像圖[39].

在宏觀成像技術(shù)的基礎(chǔ)上引入具有放大顯微功能的鏡頭,成像視野可以達到幾十微米的分辨率(圖2a)[43],戴宏杰課題組[16]把碳納米管注射進了小鼠體內(nèi)首次實現(xiàn)了近紅外二區(qū)的血管成像,可以清晰地透過皮膚看到體內(nèi)的一些血管(圖2b),進一步可以在小鼠的腫瘤內(nèi)看到單根的血管(圖2c).該技術(shù)在活體血管成像中得到了廣泛的應(yīng)用,如對小鼠腿部血管、腦部血管的動態(tài)成像研究可以獲得心跳速率、動靜脈分布、血管堵塞、腦損傷血流灌注不足、血滲漏等信息[19,31,44～47].3.2 共聚焦顯微鏡

激光共聚焦顯微鏡以單色激光作為激發(fā)光源,設(shè)置針孔光闌與探測物面共軛,可在物面上構(gòu)造單個像素點的聚焦點光源,同時點光源通過垂直移動可聚焦于樣品的不同深度,與普通的場光源相比,聚焦點光源還可避免鄰近點衍射或光散射的干擾[48].傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡在細胞、薄組織等生物樣品成像中具有獨特的優(yōu)勢,然而其基于可見光或者近紅外光的熒光發(fā)射波長較短,在生物組織中的散射較大,進而帶來了光損耗大和激發(fā)光斑聚焦難的問題,限制了其在大深度活體成像中的應(yīng)用.基于共聚焦點光源可層掃描的優(yōu)點,戴宏杰課題組[49]在傳統(tǒng)共聚焦顯微鏡光路掃描單元的基礎(chǔ)上,引入近紅外激光器(808 nm,980 nm,1064 nm等波長),近紅外光電倍增管(PMT)(1000～1700 nm),信號放大器等元件,構(gòu)建了一臺適于近紅外二區(qū)熒光活體成像的共聚焦顯微鏡系統(tǒng)(圖3a),其在腦部組織[50]、腦部血管[51,52]、卵巢組織[49]成像中展示了良好的性能,如采用聚苯乙烯-聚乙二醇(PS-PEG)聚合物包裹熒光染料P-FE,實現(xiàn)了在腦組織1.3 mm穿透深度下約10μm的分辨率(圖3b)[51].3.3 轉(zhuǎn)盤式共聚焦顯微鏡

【參考文獻】：
期刊論文
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