隨著生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診療技術(shù)的不斷發(fā)展,近紅外二區(qū)(NIR-II,Near-Infrared Region II)活體成像技術(shù)在過(guò)去的十年里取得了顯著的突破,并展現(xiàn)出在體內(nèi)深層組織成像、疾病診斷以及藥物療效監(jiān)測(cè)等方面的巨大潛力。這項(xiàng)技術(shù)利用了近紅外光譜中1000-1700納米波長(zhǎng)范圍的優(yōu)勢(shì),包括較低的組織吸收、散射以及自發(fā)熒光背景,從而提高了成像的深度和分辨率。
進(jìn)展概述
自2009年NIR-II成像概念提出以來(lái),科研人員針對(duì)光源開(kāi)發(fā)、熒光探針設(shè)計(jì)、成像系統(tǒng)優(yōu)化等方面做出了深入的研究:
1.光源與探測(cè)器的發(fā)展:連續(xù)可調(diào)諧激光器和超靈敏探測(cè)器的研發(fā),使得NIR-II區(qū)域的激發(fā)和檢測(cè)更為高效,為高信噪比成像提供了基礎(chǔ)。
2.新型熒光探針的創(chuàng)新:量子點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換納米粒子、碳納米管及二維材料等被成功應(yīng)用于NIR-II成像,這些新型熒光探針不僅具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì),而且可以通過(guò)表面修飾實(shí)現(xiàn)特異性靶向,在腫瘤細(xì)胞、血管系統(tǒng)乃至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的可視化方面表現(xiàn)很不錯(cuò)。
3.多模態(tài)成像融合:NIR-II成像與磁共振成像(MRI)、光聲成像(PAI)等其他成像技術(shù)結(jié)合,形成多模態(tài)成像平臺(tái),提供更加精細(xì)的生理信息。
應(yīng)用領(lǐng)域拓展
在實(shí)際應(yīng)用中,NIR-II活體成像技術(shù)的應(yīng)用廣泛而深入:
-腫瘤診療:通過(guò)設(shè)計(jì)靶向性熒光探針,能夠在早期階段準(zhǔn)確地定位微小腫瘤和轉(zhuǎn)移灶,對(duì)腫瘤生長(zhǎng)、侵襲及治療效果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。
-血管造影:用于血管生成研究和血流動(dòng)力學(xué)分析,特別是在腦部和心臟等復(fù)雜血管系統(tǒng)的非侵入性可視化中發(fā)揮重要作用。
-藥物輸送監(jiān)測(cè):追蹤載藥納米顆粒在體內(nèi)的分布、轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝過(guò)程,有助于個(gè)性化藥物釋放策略的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。
-免疫細(xì)胞追蹤:標(biāo)記免疫細(xì)胞以揭示其在炎癥反應(yīng)、免疫療法中的遷移路徑和動(dòng)態(tài)行為。
近紅外二區(qū)活體成像技術(shù)將繼續(xù)受益于新材料科學(xué)、光學(xué)工程和生物醫(yī)學(xué)工程等交叉學(xué)科的協(xié)同創(chuàng)新,有望在更多生命科學(xué)問(wèn)題中扮演關(guān)鍵角色,推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療和個(gè)性化治療方案的實(shí)施。同時(shí),該技術(shù)的安全性和長(zhǎng)期毒性效應(yīng)也將是進(jìn)一步臨床轉(zhuǎn)化研究的重要考量方向。