热点应用|抗淬灭近红外二区小分子荧光探针用于活体高分辨率成像和pH传感

       小分子荧光探针是荧光成像与传感技术在生物医学研究中得以发挥重要作用的有力工具。近年来兴起的近红外二区（1000~1700 nm）荧光成像技术为该领域带来一次重大技术变革。相比于传统技术采用的短波段（400~900 nm）荧光，近红外二区荧光可显著降低生物组织的散射以及自发荧光干扰，因而极大地革新了成像分辨率和成像深度。然而限制该技术得以进一步发展的一个重要瓶颈是缺乏合适的小分子荧光探针。目前开发的荧光探针在水中普遍面临着荧光淬灭，光稳定性差等问题，并且缺乏荧光传感特性，在生物传感分析中应用受限。

       针对上述问题，研究团队打破聚集诱导荧光淬灭的传统惯性思维，发现溶剂极性增强是诱导荧光淬灭的主要成因，并基于此开发了系列波长可调的抗淬灭近红外二区花菁染料。与传统染料相比，该类染料在水中的荧光亮度提升了高达44倍，并获得了更优异的光稳定性，其活体淋巴成像效果远胜于金标准染料吲哚菁绿。与此同时，研究团队通过对染料光物理性质的深入研究，成功构筑了首、个近红外二区pH传感探针，并将其应用于无创的4 mm组织深度下胃酸定量检测。在此过程中，研究团队克服了长期以来因组织内光衰减造成的活体荧光定量分析难的问题，提出了“波长分区比率荧光”定量分析方法。该方法利用两个在组织内衰减特征相似的荧光信号进行比率校正，同时结合体外模拟组织校正曲线，为活体内荧光定量分析提供了新的解决方案。研究成果“Anti-quenching NIR-II molecular fluorophores for in vivo high-contrast imaging and pH sensing”于2019年3月在线发表在Nature Communications期刊上。

图1. (A) 抗淬灭近红外二区分子荧光探针设计；(B) 用于活体高分辨率淋巴成像；(C) 活体4毫米深度下进行胃酸的无创比率荧光传感分析；(D) 胃酸pH的精确解析。

参考文献:

Shangfeng Wang, Yong Fan, Dandan Li, Caixia Sun, Zuhai Lei, Lingfei Lu, Ting Wang, Fan Zhang*.  Anti-quenching NIR-II Molecular Fluorophores for in vivo High-contrast Imaging and pH Sensing. Nat. Commun., 2019, 10, 1058.  

| 仪器推荐

近红外二区小动物活体成像系统NIR-II-ST

NIR-II in vivo imaging system

文中利用近红外二区小动物活体成像系统NIR-II-ST完成了小鼠活体的高分辨率淋巴管成像，并在无创的4 mm组织深度下实现了胃酸定量检测。

       该小动物活体成像系统功能强大，相机性能优异，多款深度制冷的InGaAs近红外相机可供选择。检测灵敏度高，可实现大视野以及局部小动物高信噪比和高分辨活体成像。自主开发的软件功能一键操作，可实时反映仪器状态，自动化控制，操控与图像处理一体化，终身免费升级。同时该成像系统应用场景多样化，可用于小动物近红外二区宽场成像、全光谱成像、近红外二区荧光寿命成像，且成像系统采用了模块化设计，成像功能亦可进一步升级扩展X射线激发模块、CT成像模块、三维成像模块、热成像模块、比率荧光测试、多通道成像与原位光谱测试等。该系统能够应用于活体小动物荧光手术导航、脏器成像、肿瘤成像、血管成像、淋巴成像、体内植入物的监测、药物追踪与活体原位疾病检测等研究。