Esplorazione della finestra di imaging nel vicino infrarosso
2021-10-09
L'imaging a fluorescenza è stato ampiamente utilizzato nell'imaging biomedico e nella navigazione clinica intraoperatoria. Quando la fluorescenza si propaga nei mezzi biologici, l'attenuazione dell'assorbimento e il disturbo di scattering causeranno rispettivamente una perdita di energia di fluorescenza e una diminuzione del rapporto segnale-rumore. In generale, il grado di perdita di assorbimento determina se possiamo "vedere" e il numero di fotoni sparsi determina se possiamo "vedere chiaramente". Inoltre, l'autofluorescenza di alcune biomolecole e la luce del segnale vengono raccolte dal sistema di imaging e alla fine diventano lo sfondo dell'immagine. Pertanto, per l'imaging a biofluorescenza, gli scienziati stanno cercando di trovare una finestra di imaging perfetta con un basso assorbimento di fotoni e una dispersione della luce sufficiente.
Dal 2009, l'accademico Hongjie Dai della Stanford University negli Stati Uniti ha scoperto che la finestra del tessuto biologico ottico di 1000-1700 nm (NIR-II, NIR-II) viene confrontata con la tradizionale 700-900 nm (NIR-I). Finestra, la dispersione della luce del tessuto biologico è inferiore e l'effetto di imaging del corpo vivente è migliore.
Teoricamente, poiché il percorso ottico dei fotoni sparsi nei mezzi biologici è più lungo dei fotoni balistici, l'assorbimento della luce dei tessuti consumerà preferenzialmente più fotoni sparsi, sopprimendo così lo sfondo diffuso.
Di recente, il gruppo di ricerca del professor Qian Jun dell'Università di Zhejiang e i suoi collaboratori hanno scoperto che rispetto alla zona 1 del vicino infrarosso, l'assorbimento del tessuto biologico nella finestra della zona del vicino infrarosso è significativamente aumentato e l'effetto di bioimaging è strettamente correlato all'assorbimento di luce dell'acqua. Sulla base della riduzione dell'effetto di dispersione, il gruppo di ricerca ritiene che l'aumento dell'assorbimento d'acqua sia anche la chiave per migliorare l'effetto dell'imaging a fluorescenza in vivo nel vicino infrarosso.
Sulla base delle caratteristiche di assorbimento dei fotoni del vicino infrarosso da parte dell'acqua, il gruppo di ricerca ha ulteriormente perfezionato la definizione della seconda regione del vicino infrarosso a 900-1880 nm. Tra questi, il gruppo di ricerca ha scoperto che l'elevato assorbimento d'acqua di 1400-1500 nm, quando la sonda fluorescente è sufficientemente luminosa, l'effetto di imaging è il migliore e supera persino l'imaging di secondo b nel vicino infrarosso riconosciuto (1500-1700 nm , NIR-IIb). Pertanto, la banda 1400-1500 nm che è stata trascurata è definita come la finestra due x (NIR-IIx) del vicino infrarosso. Concentrandosi sulla finestra due-x del vicino infrarosso, il team di ricerca ha ottenuto l'imaging vascolare cerebrale del topo in profondità e l'imaging multifunzionale degli organi profondi. Inoltre, attraverso calcoli di simulazione, il gruppo di ricerca ha definito 2080-2340 nm come un'altra finestra di imaging nella banda del vicino infrarosso: NIR-III (NIR-III).
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