热点应用 |近红外二区荧光寿命成像手段用于原位肝肿瘤检测

      稀土掺杂近红外二区下转换纳米颗粒作为成像造影剂，被广泛应用于生物体荧光成像、检测等领域。然而，在荧光信号穿透生物组织的过程中，会因组织吸收与散射发生不可避免的荧光信号强度衰减。这为荧光成像的定性、定量检测带来了极大困扰。同时，静脉注射的纳米颗粒会大量被肝脏捕获，造成极高的荧光强度背景信号，这进一步提高了肝脏相关肿瘤的检测难度。

     针对目前存在的问题，某大学教授研究团队提出了基于荧光寿命成像手段对原位肝肿瘤进行精准检测。作者构筑了以近红外二区发光的钕掺杂稀土纳米颗粒作为能量供体，针对肿瘤微环境中活性氮物种响应的染料MY-1057作为能量受体。探针的荧光寿命由表面MY-1057受体数量决定，并且在肿瘤微环境活性氮物种存在下荧光寿命发生线性恢复。值得关注的是，与荧光强度恢复曲线不同，荧光寿命恢复曲线在不同模拟组织穿透深度下保持高度一致。因此，荧光寿命探针可对肿瘤微环境中活性氮物种进行定量检测。相比于低信噪比的荧光强度成像，荧光寿命成像可准确地将肝脏肿瘤与正常肝组织区分开，其结果与临床标准磁共振成像以及解剖结果高度吻合。这种基于荧光寿命成像的肝肿瘤原位检测新技术可被广泛推广至其他活体内生物活性物质的定性、定量检测。

相关研究论文“A Tumor-Microenvironment-Responsive Lanthanide-Cyanine FRET Sensor for NIR-II Luminescence-Lifetime In Situ Imaging of Hepatocellular Carcinoma”于2020年在《先进材料》（ Advanced Materials）期刊上在线发表。

图 1. （a）荧光寿命探针结构示意图。（b）荧光寿命探针响应肿瘤微环境中活性氮物种的寿命变化示意图。（c）荧光寿命成像精准检测原位肝肿瘤。

参考文献:

Mengyao Zhao+, Benhao Li+, Yifan Wu, Haisheng He, Xinyan Zhu, Hongxin Zhang, Chaoran Dou, Lishuai Feng, Yong Fan, Fan Zhang*. A Tumor‐Microenvironment‐Responsive Lanthanide–Cyanine FRET Sensor for NIR‐II Luminescence‐Lifetime In Situ Imaging of Hepatocellular Carcinoma. Adv. Mater., 2020, 32(28), 2001172. 

| 仪器推荐

近红外二区荧光寿命成像系统（NIR-II-LT）

NIR-II fluorescence lifetime imaging system

     本文利用NIR-II-LT完成了原位肝肿瘤的荧光寿命成像实验。NIR-II-LT是一款长荧光寿命（微秒-毫秒）成像的近红外二区系统，用于表征体内或体外探针的荧光寿命信息。搭载深度制冷的InGaAs近红外相机能够满足长时间曝光成像，尤其对于弱光能有很高的采集效率。自主开发的荧光寿命成像软件功能一键操作，可方便的实现样品信号采集、参数调节、荧光寿命拟合等一系列操作，获得最终荧光寿命数据。成像视野2 cm×2 cm。除此之外，系统仍然具有宽场荧光成像功能，可利用软件电动切换成像模式。系统配有三维平移台（集合了自动加热装置），选配激光器、X射线、近红外LED等等。该NIR-II-LT可应用于活体内多组分定量分析、活体内免疫组化分析、活体细胞标记以及活体内肿瘤微环境的定量传感分析，实现荧光强度成像无法实现的深组织定量分析等。