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

針對(duì)目前存在的問題，某教授研究團(tuán)隊(duì)提出了基于熒光壽命成像手段對(duì)原位肝腫瘤進(jìn)行*檢測(cè)。作者構(gòu)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(duì)腫瘤微環(huán)境中活性氮物種響應(yīng)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(shù)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(fù)。值得關(guān)注的是，與熒光強(qiáng)度恢復(fù)曲線不同，熒光壽命恢復(fù)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(duì)腫瘤微環(huán)境中活性氮物種進(jìn)行定量檢測(cè)。相比于低信噪比的熒光強(qiáng)度成像，熒光壽命成像可準(zhǔn)確地將肝臟腫瘤與正常肝組織區(qū)分開，其結(jié)果與臨床標(biāo)準(zhǔn)磁共振成像以及解剖結(jié)果高度吻合。這種基于熒光壽命成像的肝腫瘤原位檢測(cè)新技術(shù)可被廣泛推廣至其他活體內(nèi)生物活性物質(zhì)的定性、定量檢測(cè)。

相關(guān)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(jié)構(gòu)示意圖。（b）熒光壽命探針響應(yīng)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(cè)原位肝腫瘤。

參考文獻(xiàn):

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(tǒng)（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(shí)驗(yàn)。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(tǒng)，用于表征體內(nèi)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(jī)能夠滿足長時(shí)間曝光成像，尤其對(duì)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(shí)現(xiàn)樣品信號(hào)采集、參數(shù)調(diào)節(jié)、熒光壽命擬合等一系列操作，獲得*終熒光壽命數(shù)據(jù)。成像視野2 cm×2 cm。除此之外，系統(tǒng)仍然具有寬場(chǎng)熒光成像功能，可利用軟件電動(dòng)切換成像模式。系統(tǒng)配有三維平移臺(tái)（集合了自動(dòng)加熱裝置），選配激光器、X射線、近紅外LED等等。該NIR-II-LT可應(yīng)用于活體內(nèi)多組分定量分析、活體內(nèi)免疫組化分析、活體細(xì)胞標(biāo)記以及活體內(nèi)腫瘤微環(huán)境的定量傳感分析，實(shí)現(xiàn)熒光強(qiáng)度成像無法實(shí)現(xiàn)的深組織定量分析等。