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　　目前常見的分子影像技術如X-射線成像、斷層掃描成像（CT）、磁共振成像（MRI）和超聲成像（US）被用于對疾病等的醫療診斷，但這些方法具有較差的空間分辨率及其無法實現動態實時監測等缺點。熒光成像由于實時、非侵入性、時空分辨率高等優點，在生命科學和生物技術等領域已經被廣泛使用。在過去幾年里，研究者們致力于研究近紅外第一窗口（700 nm~900 nm）的熒光成像，但是由于生物組織在這個波段范圍內有很強的吸收和散射，致使其信噪比和組織穿透深度都比較低。因此，近年來，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注，在這個波段，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量和穿透深度。目前，一些無機材料如稀土下轉換納米顆粒、碳納米管、量子點以及少數有機染料能夠實現NIR-II的發射，但是它們的激發波長都位于近紅外第一窗口內。因此，急需開發激發波長和發射波長都位于NIR-II的染料用于生物成像。

　　研究團隊以1,8-萘內酰亞胺等為原料，通過四步反應可高收率（60%）合成了具有NIR-II激發和發射的有機小分子七甲川菁熒光染料FD-1080。在加熱條件下，此小分子易于進入胎牛血清（FBS）的疏水空腔內形成復合物，引起染料單體比例增多同時分子剛性結構增大，使其熒光量子產率得到大幅提高（5.94%）。該復合物具有激發波長位于1064 nm和熒光發射波長位于1080 nm的特性。同時，本文證明了相對于已報道的NIR-II材料所使用的激發波長（650-980 nm），1064 nm作為激發波長具有更好的組織穿透深度和空間分辨率。該復合物不僅能實現小鼠下肢及腦部血管高分辨成像，而且能夠動態監測清醒及麻醉狀態下的小鼠呼吸情況。

圖1. 總體示意圖

圖2. FD-1080的表征及NIR-II材料的激發波長統計圖。

（a） FD-1080合成路線示意圖；

（b） FD-1080的吸收及熒光光譜圖；

（c） 已報道NIR-II材料的激發波長統計圖；

（d） FD-1080光穩定示意圖。

圖3. 不同激發波長對小鼠左下肢成像圖。

（a） 不同激發波長對小鼠左下肢成像圖；

（b） 不同激發波長下的熒光強度隨紅線距離的變化圖；

（c） 不同激發波長下對應的信噪比示意圖；

（d） 1064 nm激發下對應小鼠左下肢血管半寬峰示意圖。

圖4. 不同激發波長下小鼠腦部及呼吸頻率示意圖。

（a） 小鼠腦部血管成像示意圖；

（b） 小鼠頭皮及頭蓋骨的消光曲線圖；

（c） 1064 nm及808 nm激發下腦部血管成像圖；

（d） 1064 nm及808 nm激發下對應腦部血管半寬峰示意圖；

（e） 1064 nm激發下小鼠清醒及麻醉狀況下肝臟成像圖；

（f） 小鼠清醒及麻醉狀況下呼吸速率測定圖。

　　參考文獻:

　　Benhao Li+, Lingfei Lu+, Mengyao Zhao, Zuhai Lei, Fan Zhang*. Efficient 1064-nm NIR-II Excitation Fluorescent Molecular Dye for Deep-tissue High-resolution Dynamic Bioimaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57(25), 7483-7487.