稀土摻雜近紅外二區(qū)下轉換納米顆粒作為成像造影劑，被廣泛應用于生物體熒光成像、檢測等領域。然而，在熒光信號穿透生物組織的過程中，會因組織吸收與散射發(fā)生不可避免的熒光信號強度衰減。這為熒光成像的定性、定量檢測帶來了極大困擾。同時，靜脈注射的納米顆粒會大量被肝臟捕獲，造成極高的熒光強度背景信號，這進一步提高了肝臟相關腫瘤的檢測難度。

針對目前存在的問題，某教授研究團隊提出了基于熒光壽命成像手段對原位肝腫瘤進行*檢測。作者構筑了以近紅外二區(qū)發(fā)光的釹摻雜稀土納米顆粒作為能量供體，針對腫瘤微環(huán)境中活性氮物種響應的染料MY-1057作為能量受體。探針的熒光壽命由表面MY-1057受體數量決定，并且在腫瘤微環(huán)境活性氮物種存在下熒光壽命發(fā)生線性恢復。值得關注的是，與熒光強度恢復曲線不同，熒光壽命恢復曲線在不同模擬組織穿透深度下保持高度一致。因此，熒光壽命探針可對腫瘤微環(huán)境中活性氮物種進行定量檢測。相比于低信噪比的熒光強度成像，熒光壽命成像可準確地將肝臟腫瘤與正常肝組織區(qū)分開，其結果與臨床標準磁共振成像以及解剖結果高度吻合。這種基于熒光壽命成像的肝腫瘤原位檢測新技術可被廣泛推廣至其他活體內生物活性物質的定性、定量檢測。

相關研究論文“A Tumor-Microenvironment-Responsive Lanthanide-Cyanine FRET Sensor for NIR-II Luminescence-Lifetime In Situ Imaging of Hepatocellular Carcinoma”于2020年在《*材料》（ Advanced Materials）期刊上在線發(fā)表。

圖 1. （a）熒光壽命探針結構示意圖。（b）熒光壽命探針響應腫瘤微環(huán)境中活性氮物種的壽命變化示意圖。（c）熒光壽命成像*檢測原位肝腫瘤。

參考文獻:

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. 

| 儀器

近紅外二區(qū)熒光壽命成像系統（NIR-II-LT）

NIR-II fluorescence lifetime imaging system

      本文利用NIR-II-LT完成了原位肝腫瘤的熒光壽命成像實驗。NIR-II-LT是一款長熒光壽命（微秒-毫秒）成像的近紅外二區(qū)系統，用于表征體內或體外探針的熒光壽命信息。搭載深度制冷的InGaAs近紅外相機能夠滿足長時間曝光成像，尤其對于弱光能有很高的采集效率。開發(fā)的熒光壽命成像軟件功能一鍵操作，可方便的實現樣品信號采集、參數調節(jié)、熒光壽命擬合等一系列操作，獲得*終熒光壽命數據。成像視野2 cm×2 cm。除此之外，系統仍然具有寬場熒光成像功能，可利用軟件電動切換成像模式。系統配有三維平移臺（集合了自動加熱裝置），選配激光器、X射線、近紅外LED等等。該NIR-II-LT可應用于活體內多組分定量分析、活體內免疫組化分析、活體細胞標記以及活體內腫瘤微環(huán)境的定量傳感分析，實現熒光強度成像無法實現的深組織定量分析等。

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