目前常见的分子影像技术如X-射线成像、断层扫描成像（CT）、磁共振成像（MRI）和超声成像（US）被用于对疾病等的医疗诊断，但这些方法具有较差的空间分辨率及其无法实现动态实时监测等缺点。荧光成像由于实时、非侵入性、时空分辨率高等优点，在生命科学和生物技术等领域已经被广泛使用。在过去几年里，研究者们致力于研究近红外第一窗口（700 nm~900 nm）的荧光成像，但是由于生物组织在这个波段范围内有很强的吸收和散射，致使其信噪比和组织穿透深度都比较低。因此，近年来，位于近红外第二窗口（NIR-II，1000 nm~1700 nm）的材料得到了广泛的关注，在这个波段，生物组织自身的吸收和散射弱，这样就可以极大地提高成像质量和穿透深度。目前，一些无机材料如稀土下转换纳米颗粒、碳纳米管、量子点以及少数有机染料能够实现NIR-II的发射，但是它们的激发波长都位于近红外第一窗口内。因此，急需开发激发波长和发射波长都位于NIR-II的染料用于生物成像。

　　研究团队以1,8-萘内酰亚胺等为原料，通过四步反应可高收率（60%）合成了具有NIR-II激发和发射的有机小分子七甲川菁荧光染料FD-1080。在加热条件下，此小分子易于进入胎牛血清（FBS）的疏水空腔内形成复合物，引起染料单体比例增多同时分子刚性结构增大，使其荧光量子产率得到大幅提高（5.94%）。该复合物具有激发波长位于1064 nm和荧光发射波长位于1080 nm的特性。同时，本文证明了相对于已报道的NIR-II材料所使用的激发波长（650-980 nm），1064 nm作为激发波长具有更好的组织穿透深度和空间分辨率。该复合物不仅能实现小鼠下肢及脑部血管高分辨成像，而且能够动态监测清醒及麻醉状态下的小鼠呼吸情况。

图1. 总体示意图

图2. FD-1080的表征及NIR-II材料的激发波长统计图。

（a） FD-1080合成路线示意图；

（b） FD-1080的吸收及荧光光谱图；

（c） 已报道NIR-II材料的激发波长统计图；

（d） FD-1080光稳定示意图。

图3. 不同激发波长对小鼠左下肢成像图。

（a） 不同激发波长对小鼠左下肢成像图；

（b） 不同激发波长下的荧光强度随红线距离的变化图；

（c） 不同激发波长下对应的信噪比示意图；

（d） 1064 nm激发下对应小鼠左下肢血管半宽峰示意图。

图4. 不同激发波长下小鼠脑部及呼吸频率示意图。

（a） 小鼠脑部血管成像示意图；

（b） 小鼠头皮及头盖骨的消光曲线图；

（c） 1064 nm及808 nm激发下脑部血管成像图；

（d） 1064 nm及808 nm激发下对应脑部血管半宽峰示意图；

（e） 1064 nm激发下小鼠清醒及麻醉状况下肝脏成像图；

（f） 小鼠清醒及麻醉状况下呼吸速率测定图。

　　参考文献:

　　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.