熒光成像在醫(yī)療診斷、藥物遞送和手術(shù)導(dǎo)航等領(lǐng)域中均有廣泛應(yīng)用，特別在近紅外第二窗口（NIR-II，900-1700 nm），因受生物組織光散射和自發(fā)熒光影響較小進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)更高的成像信噪比和時(shí)空分辨率。然而目前NIR-II有機(jī)染料熒光亮度仍然有待于進(jìn)一步提高。影響有機(jī)染料亮度的關(guān)鍵因素是摩爾消光系數(shù)和熒光量子產(chǎn)率。而目前主要報(bào)道的染料無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)參數(shù)的優(yōu)化：擁有高摩爾消光系數(shù)的菁染料在水溶液中熒光容易聚集淬滅（ACQ），而D-A-D染料雖可以引入三苯胺官能團(tuán)來實(shí)現(xiàn)聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE），但其本征的低摩爾消光系數(shù)卻無法通過簡(jiǎn)單的給體修飾而改變。因此設(shè)計(jì)具有高摩爾消光系數(shù)、AIE以及J聚集性質(zhì)分子對(duì)于提高生物醫(yī)學(xué)活體成像性能具有較大的意義。

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，某大學(xué)教授研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)以稠環(huán)dibodipy為母核，三苯胺為AIE的功能性官能團(tuán)，構(gòu)筑了*NIR-II區(qū)J聚集AIE發(fā)光染料THPP。其具有較高的摩爾消光系數(shù)，而且三苯胺結(jié)構(gòu)保證了聚集熒光增強(qiáng)的性質(zhì)。此外，THPP穩(wěn)定的稠環(huán)剛性結(jié)構(gòu)使它具備極其優(yōu)良的光穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性。作者利用THPP分子制備得到高亮度的膠束，不僅能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)深層肺臟、腎臟、主動(dòng)脈弓和頸椎等，更能夠在高幀率下準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)心臟跳動(dòng)的過程。該工作為解決NIR-II區(qū)染料分子熒光淬滅問題提供了新的策略。      

       圖1（a）THPP合成路線。（b）THPP膠束、納米乳、固體狀態(tài)示意圖。（c）THPP膠束用于小鼠臟器高幀率成像。（d）THPP膠束用于小鼠心臟跳動(dòng)的檢測(cè)。（e）對(duì)比THPP膠束與ICG監(jiān)測(cè)小鼠腦部側(cè)枝循環(huán)。

參考文獻(xiàn)：

Qisong Zhang, Peng Yu, Yong Fan*, Caixia Sun, Haisheng He, Xuan Liu, Lingfei Lu, Mengyao Zhao, Hongxin Zhang, Fan Zhang*. Bright and Stable NIR‐II J‐aggregated AIE Dibodipy for Dynamic in vivo Bioimaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(8), 3967-3973. 

| 儀器

近紅外二區(qū)小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST

NIR-II in vivo imaging system

文中利用近紅外二區(qū)小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)NIR-II-ST完成了小鼠的腦血管、深層肺臟、腎臟、主動(dòng)脈弓和頸椎等部位的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，以及監(jiān)測(cè)急性肺損傷小鼠的呼吸頻率，并追蹤小鼠的側(cè)支循環(huán)過程實(shí)驗(yàn)。該小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)功能強(qiáng)大，相機(jī)性能優(yōu)異，多款深度制冷的InGaAs近紅外相機(jī)可供選擇。檢測(cè)靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)大視野以及局部小動(dòng)物高信噪比和高分辨活體成像。開發(fā)的軟件功能一鍵操作，可實(shí)時(shí)反映儀器狀態(tài)，自動(dòng)化控制，操控與圖像處理一體化，終身免費(fèi)升級(jí)。該成像系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景多樣化，可用于小動(dòng)物近紅外二區(qū)寬場(chǎng)成像、全光譜成像、近紅外二區(qū)熒光壽命成像，且成像系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，成像功能亦可進(jìn)一步升級(jí)擴(kuò)展X射線激發(fā)模塊、CT成像模塊、三維成像模塊、熱成像模塊、比率熒光測(cè)試、多通道成像與原位光譜測(cè)試等。該系統(tǒng)可應(yīng)用于活體小動(dòng)物熒光手術(shù)導(dǎo)航、臟器成像、腫瘤成像、血管成像、淋巴成像、體內(nèi)植入物的監(jiān)測(cè)、藥物追蹤與活體原位疾病檢測(cè)等。