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近赤外線イメージングウィンドウの探索

2021-10-09

蛍光イメージングは、生物医学イメージングおよび臨床術中ナビゲーションで広く使用されています。蛍光が生物学的媒体を伝播すると、吸収減衰と散乱妨害により、それぞれ蛍光エネルギー損失と信号対雑音比が低下します。一般的に、吸収損失の程度は「見る」ことができるかどうかを決定し、散乱光子の数は「はっきりと見る」ことができるかどうかを決定します。さらに、一部の生体分子の自家蛍光と信号光は、イメージングシステムによって収集され、最終的に画像の背景になります。したがって、生物蛍光イメージングの場合、科学者は、光子吸収が低く、光散乱が十分な完璧なイメージングウィンドウを見つけようとしています。

2009年以来、米国のスタンフォード大学の学者Hongjie Daiは、1000〜1700 nm（NIR-II、NIR-II）の光学的生体組織ウィンドウが従来の700〜900 nm（NIR-I）と比較されることを発見しました。窓、生体組織の光散乱が少なく、生体のイメージング効果が優れています。

理論的には、生物学的媒体中の散乱光子の光路は弾道光子よりも長いため、組織の光吸収は複数の散乱光子を優先的に消費し、それによって散乱バックグラウンドを抑制します。

最近、浙江大学の銭淳教授の研究グループと彼の共同研究者は、近赤外線ゾーン1と比較して、近赤外線ゾーンウィンドウでの生物組織の吸収が大幅に増加し、バイオイメージング効果が密接に関連していることを発見しました水の光吸収に。散乱効果の低減に基づいて、研究グループは、吸水率の増加も近赤外線invivo蛍光イメージングの効果を改善するための鍵であると考えています。

研究グループは、水による近赤外光子の吸収特性に基づいて、近赤外の2番目の領域の定義を900〜1880nmにさらに改良しました。その中で、研究グループは、蛍光プローブが十分に明るい場合、1400〜1500 nmの高い吸水率が最高であり、認識されている近赤外セカンドbイメージング（1500〜1700 nm）を超えることを発見しました。、NIR-IIb）。したがって、無視された1400〜1500 nmの帯域は、近赤外線2 x（NIR-IIx）ウィンドウとして定義されます。研究チームは、近赤外線2 xウィンドウに焦点を当て、マウスの深部脳血管イメージングと多機能深部臓器イメージングを実現しました。さらに、シミュレーション計算を通じて、研究グループは2080〜2340 nmを、近赤外帯域の別のイメージングウィンドウであるNIR-III（NIR-III）として定義しました。

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