目前常見(jiàn)的分子影像技術(shù)如X-射線成像、斷層掃描成像（CT）、磁共振成像（MRI）和超聲成像（US）被用于對(duì)疾病等的醫(yī)療診斷，但這些方法具有較差的空間分辨率及其無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等缺點(diǎn)。

        近紅外二區(qū)成像（900-1700nm）與可見(jiàn)光成像（400-900nm）相比，因其在樣品中的散射與吸收系數(shù)更小，因此具有更高的成像分辨率與穿透深度。近紅外二區(qū)成像系統(tǒng)針對(duì)小動(dòng)物成像分辨率一般可達(dá)30um，能對(duì)細(xì)小的血管直接成像；穿透深度大致為2cm，即便是小鼠最深的臟器發(fā)出的信號(hào)也能被檢測(cè)到。

        近紅外二區(qū)光學(xué)成像技術(shù)以其高靈敏度和高時(shí)空分辨率等優(yōu)點(diǎn)，為微小腫瘤/轉(zhuǎn)移瘤及腫瘤相關(guān)血管的檢測(cè)和研究提供了一種新的無(wú)損檢測(cè)成像手段，在生物醫(yī)學(xué)和臨床診斷中發(fā)揮著重要作用。在過(guò)去幾年里，研究者們致力于研究近紅外NIR-I窗口（700 nm~900 nm）的熒光成像，但是由于生物組織在這個(gè)波段范圍內(nèi)有很強(qiáng)的吸收和散射，致使其信噪比和組織穿透深度都比較低。

        新一代的近紅外二區(qū)光學(xué)成像（NIR-II，1000-1700 nm）在成像靈敏度、穿透深度和空間分辨率方面有著顯著提高。因此，近年來(lái)，位于近紅外第二窗口（NIR-II，1000 nm~1700 nm）的材料得到了廣泛的關(guān)注，在這個(gè)波段，生物組織自身的吸收和散射弱，這樣就可以極大地提高成像質(zhì)量和穿透深度。

        近紅外二區(qū)成像已成為活體成像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，近紅外光區(qū)的熒光標(biāo)記通常是納米材料，現(xiàn)階段已陸續(xù)有實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出近紅外二區(qū)有機(jī)小分子熒光染料，相信這將極大的推動(dòng)近紅外二區(qū)成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。

        目前，一些無(wú)機(jī)材料如稀土下轉(zhuǎn)換納米顆粒、碳納米管、量子點(diǎn)以及少數(shù)有機(jī)染料能夠?qū)崿F(xiàn)NIR-II的發(fā)射，但是它們的激發(fā)波長(zhǎng)都位于近紅外一窗口內(nèi)。因此，開(kāi)發(fā)激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)都位于NIR-II的材料成為目前生物成像的熱點(diǎn)。

近紅外二區(qū)（NIR-II）小動(dòng)物活體熒光成像系統(tǒng)----沈陽(yáng)莫德醫(yī)藥

別名：

NIR-II紅外相機(jī)，NIR-II紅外制冷相機(jī)，NIR-II紅外低溫相機(jī)，

NIR-II紅外成像，NIR-II紅外制冷成像，NIR-II紅外低溫成像，

NIR-II近紅外成像相機(jī)，NIR-II近紅外制冷成像相機(jī)，NIR-II近紅外低溫成像相機(jī)

NIR-II近紅外科研成像相機(jī)，NIR-II近紅外科研制冷成像相機(jī)，NIR-II近紅外科研低溫成像相機(jī)，

NIR-II近紅外二區(qū)熒光成像相機(jī)，NIR-II近紅外二區(qū)熒光制冷成像相機(jī)，NIR-II近紅外二區(qū)熒光低溫成像相機(jī)，

相機(jī)部分：

1、InGaAs 成像模塊采用TEC電制冷方式，芯片工作溫度達(dá)到-60℃或更低，且芯片工作溫度可調(diào)；

2、InGaAs成像模塊有效像素?cái)?shù)量不少于640 x 512，每個(gè)像元尺寸不小于15微米；

3、InGaAs成像模塊在900-1700nm具有高靈敏度，量子效率不低于70%；

4、對(duì)于微弱信號(hào)可實(shí)現(xiàn)不短于99秒的連續(xù)曝光；

5、能夠?qū)崿F(xiàn)近紅外二區(qū)與彩色可見(jiàn)光的實(shí)時(shí)同步成像，且精確融合圖像能夠?qū)崟r(shí)展示。

6、近紅外二區(qū)成像具備過(guò)曝光預(yù)警功能。成像窗寬窗位可手動(dòng)自由調(diào)節(jié)。且具備灰度圖像自動(dòng)增強(qiáng)功能。

7、可見(jiàn)光成像部分具備自動(dòng)增益，自動(dòng)曝光，自動(dòng)白平衡功能，能夠自動(dòng)進(jìn)行伽馬矯正。融合算法*，用戶可以根據(jù)需求確定近紅外與可見(jiàn)光融合的有效閾值。

8、紅外圖像、可見(jiàn)光圖像和二者融合圖像可以同時(shí)顯示。拍照和錄像數(shù)據(jù)可一鍵采集，且拍照和錄像保存后可再次進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)分析并不失融合。

9、成像參數(shù)與激光激發(fā)參數(shù)能夠自動(dòng)保存。

激光部分：

1、熒光激發(fā)光源采用兩種波長(zhǎng)激光光源（808nm, 980 nm），功率可調(diào)且總功率≥20瓦；

2、每種熒光激發(fā)光源各采用兩根液芯勻光光纖，分布兩側(cè)，保證全照射。

3、每根光纖末端配備準(zhǔn)直器，可調(diào)整熒光激發(fā)光的均勻照射。

4、可通過(guò)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)激光控制。

5、激光參數(shù)自動(dòng)保存在成像參數(shù)中。

暗室及控制系統(tǒng)：

1、標(biāo)配軟件具備成像參數(shù)設(shè)置功能，如曝光時(shí)間、增益、相機(jī)工作溫度、內(nèi)外觸發(fā)等，具備紅外成像窗寬/窗位手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能；

2、可通過(guò)軟件去除背景，實(shí)現(xiàn)成像的平場(chǎng)校正等功能；

3、能夠?qū)崿F(xiàn)100μs壽命材料的熒光壽命成像；

4、可同時(shí)裝載至少5個(gè)發(fā)射光濾片，標(biāo)配濾片數(shù)量不少于4個(gè)；

5、具備熒光壽命成像專用軟件模塊，可通過(guò)軟件調(diào)節(jié)激發(fā)光照明時(shí)間、相機(jī)曝光時(shí)間和激發(fā)光與相機(jī)曝光間隔時(shí)間，具有延時(shí)成像能力；

6、壽命圖像與材料單光子壽命分析結(jié)果誤差在10μs以內(nèi)；

7、具備5通道以上小動(dòng)物氣體麻醉功能；

8、能夠?qū)崿F(xiàn)小鼠全身成像和局部成像，視野范圍可調(diào)，max視野范圍不小于10cm x 8cm；

9、動(dòng)物載物臺(tái)可電控升降，行程不小于50cm；

10、動(dòng)物載物臺(tái)具有加溫保暖功能；

應(yīng)用：

適合從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)等科研工作者，特別適用于生物醫(yī)學(xué)熒光成像、材料學(xué)熒光成像、熒光偏振成像、熒光壽命成像、天文成像和激光光斑分析等多種科研領(lǐng)域及軍事、安防等應(yīng)用領(lǐng)域。

NIR-I區(qū)與NIR-II區(qū)，成像范圍、深度、清晰度對(duì)比：

近紅外二區(qū)成像在不通波長(zhǎng)下成像比較：

通過(guò)尾靜脈注射PBS溶液中的NM-NPs雌性BALB/c小鼠。用1000LP、1250LP、1400LP濾光片進(jìn)行160mW cm?2808 nm激光激發(fā)，當(dāng)波長(zhǎng)在1000~1400 nm之間變化時(shí)，血管的清晰度明顯提高，1400LP濾光片NIR-II熒光成像的空間分辨率明顯提高，清晰度顯著提高。

近紅外二區(qū)成像用于藥代釋放測(cè)試

特定器官和組織中的藥物濃度通常用破壞性方法測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)小劑量毒性藥物，可使用功能化的紅外探針，與藥物接觸時(shí)發(fā)光峰會(huì)發(fā)生削弱與紅移，以實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的檢測(cè)。將納米探針?lè)湃肟砷L(zhǎng)時(shí)間存留于生物體內(nèi)的條形生物膜中，并植入皮下、腹腔內(nèi)等不同腔室，藥物在腹膜內(nèi)釋放后，可檢測(cè)到內(nèi)側(cè)納米探針發(fā)光強(qiáng)度減弱與紅移。

近紅外二區(qū)成像用于藥代動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)

臨床前藥代動(dòng)力學(xué)(PKs)的常用方法為在不同的時(shí)間點(diǎn)抽取血液，并通過(guò)不同的分析方法對(duì)血液水平進(jìn)行定量。NIR-II可以通過(guò)測(cè)量麻醉小鼠眼睛和其他身體區(qū)域中標(biāo)記化合物的熒光強(qiáng)度，無(wú)損地連續(xù)監(jiān)測(cè)血液水平。通過(guò)非侵入性眼睛成像測(cè)量的血液水平與通過(guò)經(jīng)典方法產(chǎn)生的結(jié)果之間有很好的相關(guān)性。全身成像顯示預(yù)期區(qū)域(如肝臟、骨骼)有化合物積聚。所以眼睛和全身熒光成像的結(jié)合能夠同時(shí)測(cè)量血液PKs和熒光標(biāo)記化合物的生物分布。

近紅外二區(qū)成像在缺血性腦卒中應(yīng)用：

（RENPs應(yīng)用于近紅外二區(qū)腦血管成像）

稀土納米顆粒（RENPs）是一類稀土離子摻雜的熒光納米材料，能夠在近紅外光激發(fā)下發(fā)射出位于第二近紅外區(qū)的熒光。且其具有長(zhǎng)熒光壽命、窄發(fā)射譜帶、高光/化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性和可調(diào)諧熒光發(fā)射波長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，有望在生物分析和疾病診斷等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。利用染料敏化RENPs的復(fù)合材料，成功實(shí)現(xiàn)了非侵入性、高分辨率腦血管成像，清晰觀察到腦血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及細(xì)小的毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)，并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生理過(guò)程中血液動(dòng)力學(xué)及血管結(jié)構(gòu)的變化。

（比率型近紅外二區(qū)納米探針監(jiān)測(cè)腦卒中示意圖）

缺血性腦卒中（Ischemic Stroke, IS）是導(dǎo)致長(zhǎng)期殘疾以及死亡的主要原因之一，該疾病的嚴(yán)重程度具有時(shí)間依賴性，及時(shí)評(píng)估IS對(duì)于該疾病的治療以及預(yù)后起著至關(guān)重要的作用。利用比率型近紅外二區(qū)納米探針可有效富集在腦缺血病灶位點(diǎn)，可視化氧化應(yīng)激水平用于及時(shí)評(píng)估IS。利用近紅外二區(qū)成像的優(yōu)勢(shì)，該探針具有深層的腦組織穿透深度；基于目標(biāo)物調(diào)控染料敏化RENPs發(fā)光的原理，該探針對(duì)高活性氧物種呈現(xiàn)優(yōu)異的響應(yīng)性能。綜合以上功能，該探針通過(guò)可視化探針在病灶位點(diǎn)的富集程度以及氧化應(yīng)激水平，在IS發(fā)生30min時(shí)即可對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并評(píng)估其嚴(yán)重程度（傳統(tǒng)磁共振成像則在IS發(fā)生24h才可觀察到顯著的信號(hào)變化）。

近紅外二區(qū)成像用于心肌梗死監(jiān)測(cè)

利用近紅外熒光成像的*采集速度和近紅外發(fā)射納米粒子的有效選擇性靶向，在急性梗塞事件后僅幾分鐘就獲得了梗塞心臟的體內(nèi)圖像。

近紅外二區(qū)成像用于慢性肝臟疾病無(wú)損監(jiān)測(cè)

（a、高脂飲食小鼠模型中，體內(nèi)肝臟處的自發(fā)熒光 b、離體肝臟的熒光成像）

準(zhǔn)非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD），由于缺乏用于監(jiān)測(cè)炎癥和肝纖維化進(jìn)程的無(wú)損方法，肝活檢仍是臨床診斷NAFLD的金標(biāo)。非酒精性脂肪性肝病的病理發(fā)展中氧化應(yīng)激是關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一，肝損傷和壞死性炎癥由驅(qū)動(dòng)纖維化的活性氧簇（ROS, Reactive oxidative species）介導(dǎo)，內(nèi)源性脂褐素（lipofusion）是ROS的副產(chǎn)物，在808nm激光激發(fā)下，能夠在近紅外范圍內(nèi)被檢測(cè)到，因此脂褐素的紅外成像用于無(wú)損評(píng)估壞死性炎癥活動(dòng)和纖維化階段，實(shí)現(xiàn)慢性肝病的無(wú)損監(jiān)測(cè)。

近紅外二區(qū)成像用于阿爾茲海默癥監(jiān)測(cè)

近紅外熒光(NIRF)成像已廣泛用于臨床前研究；然而，它的低組織穿透性對(duì)于神經(jīng)退行性疾病的轉(zhuǎn)化臨床成像來(lái)說(shuō)是一個(gè)令人生畏的問(wèn)題。視網(wǎng)膜是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的延伸，被廣泛認(rèn)為是大腦的窗口。因此，視網(wǎng)膜可以被認(rèn)為是研究神經(jīng)退行性疾病的替代器官，并且眼睛由于其高透明性而代表理想的NIRF成像器官。利用CRANAD-X熒光探針標(biāo)記淀粉樣蛋白β(aβ)，并利用成像系統(tǒng)對(duì)眼部進(jìn)行觀察可以明顯觀察到患病前后及治療前后眼部的熒光強(qiáng)度的差異，進(jìn)而在未來(lái)的人類研究中具有顯著的轉(zhuǎn)化潛力，并可能成為未來(lái)快速、廉價(jià)、可獲得和可靠篩查AD的潛在成像技術(shù)。

近紅外二區(qū)成像用于體內(nèi)脂質(zhì)積累情況監(jiān)測(cè)

細(xì)胞中脂質(zhì)異常積累，通常預(yù)示著動(dòng)脈硬化、脂肪肝等疾病。采用單壁碳納米管熒光探針，通過(guò)近紅外發(fā)射無(wú)損測(cè)量細(xì)胞中的脂質(zhì)積累。在注射24 h后，探針富集在肝臟部位，與脂質(zhì)結(jié)合后會(huì)使發(fā)光峰藍(lán)移，積累越多則藍(lán)移現(xiàn)象越明顯，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)脂質(zhì)的定量檢測(cè)。該方法可廣泛應(yīng)用于簡(jiǎn)化藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程，并推動(dòng)脂質(zhì)相關(guān)疾病的研究。

近紅外二區(qū)成像聯(lián)合酶激活的納米探針用于術(shù)中進(jìn)行快速組織病理學(xué)分析

準(zhǔn)確的分析病理組織是腫瘤手術(shù)成功的關(guān)鍵之一，一種可被基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)14激活的NIR-II納米探針A&MMP@Ag2S-AF7P，可用于體內(nèi)外神經(jīng)母細(xì)胞瘤診斷和非破壞性的組織病理學(xué)分析。

（1）A&MMP@Ag2S-AF7P在正常組織中的熒光可以忽略不計(jì)；但是在神經(jīng)母細(xì)胞瘤組織中，其熒光信號(hào)會(huì)由于過(guò)表達(dá)的MMP14抑制了Ag2S量子點(diǎn)和A1094之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)過(guò)程而被快速激活。

（2）與此同時(shí),暴露的膜滲透多肽R9 (TAT-peptide)可以使得該納米探針被癌細(xì)胞有效地內(nèi)化，進(jìn)而產(chǎn)生*的T/N組織信號(hào)比值。該探針可以對(duì)病灶進(jìn)行富集定位通過(guò)紅外二區(qū)實(shí)時(shí)成像描繪出明確的腫瘤邊緣，用于癌癥手術(shù)或組織活檢。

近紅外二區(qū)成像指導(dǎo)腫瘤摘除手術(shù)

NIR-II成像的高靈敏度可對(duì)腫瘤組織進(jìn)行精準(zhǔn)定位。利用靶向NIR-II熒光探針成像并引導(dǎo)進(jìn)行小鼠頭部腫瘤切除手術(shù)。實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，在全切除手術(shù)后(左二)，選區(qū)線掃結(jié)果顯示病灶部位近紅外信號(hào)明顯減弱，與健康組織相似，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)(右二，人為留下少部分腫瘤組織)中則觀察到部分區(qū)域仍存在高強(qiáng)度信號(hào)，腫瘤組織的切除并不全，表明NIR-II在腫瘤摘除手術(shù)中具有潛在的指導(dǎo)作用。

近紅外二區(qū)NIR-II協(xié)同腫瘤光熱治療

納米粒子(NPs)輔助光熱療法(PTT)是一種有前途的癌癥治療方式，并且已經(jīng)吸引了科學(xué)主流的注意。利用聚集誘導(dǎo)發(fā)射(AIE)納米顆粒和腫瘤細(xì)胞來(lái)源的“外泌體帽”(TT3-oCB NP@EXOs)制備具有增強(qiáng)的第二近紅外(NIR-II，900–1700nm)熒光特性和PTT功能。由于它們?cè)?08 nm照射下具有高且穩(wěn)定的光熱轉(zhuǎn)換能力，因此TT3-oCB NP@EXOs可以用作仿生的NPs用于NIR-II熒光成像引導(dǎo)的腫瘤PTT，因此，隨著其他靶向性差的AIE納米粒子的驗(yàn)證，腫瘤細(xì)胞衍生的EXO/AIE納米粒子雜化納米囊泡可能為改善腫瘤診斷和PTT提供一種替代的人工靶向策略。

近紅外二區(qū)成像測(cè)試熒光壽命

左圖：熒光成像 右圖：熒光壽命成像