化学发光（Chemiluminescence）是一种不需要外部光源激发，由特定的化学反应所引发的一种发光现象。与荧光成像不同，化学发光成像不需要外部光源激发。由于消除了来自散射光和自体荧光的背景干扰, 化学发光能够提供更好的灵敏度和更高的信噪比。同时，无外部光源激发也避免了光源照射所产生可能损害机体的热效应以及广域成像中光斑照射不均匀所引起的信号失真。目前已报道的化学发光体系发射波长主要集中在400-850 nm之间，受可见区强烈的光散射和组织吸收限制，化学发光成像的穿透深度和信噪比有待进一步提升。因此，发掘和探索生物组织穿透深度和信噪比更高的近红外二区（NIR-II）（1000-1700 nm）化学发光探针是一个巨大的挑战。  

         某大学教授团队通过一步Suzuki偶联反应合成了两种斯托克斯位移大、抗氧化性好的D-A-D结构染料分子BTD540和BBTD700，在此基础上制备的近红外二区化学发光探针在H₂O₂存在下，H₂O₂首先与化学发光底物CPPO发生化学反应，产生不稳定、高能量的活性中间体（1,2-dioxetanedione intermediate，DOD），此活性中间体将能量通过化学发光能量共振转移（CRET）传递给受体分子BTD540，进一步通过荧光共振能量转移（FRET）将能量传递给BBTD700，最终发射BBTD700的近红外二区信号。近红外二区化学发光探针对H₂O₂选择性高，体外模拟组织穿透深度达~ 8 mm。在小鼠淋巴和关节炎症模型中，与近红外二区荧光成像相比，近红外二区化学发光探针成像信噪比比荧光成像分别高3.4和4.5倍，体现出近红外二区化学发光探针在活体成像中的应用前景。该研究成果于2020年6月27日在线发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., 2020,59, 18380 –18385. ）。
 
 
图1. BTD540、BBTD700和CPPO的结构式、产生NIR-II区化学发光机理及生物应用
 
 
参考文献:
Yanling Yang, Shangfeng Wang, Lingfei Lu, Qisong Zhang, Peng Yu, Yong Fan*, Fan Zhang*. NIR‐II Chemiluminescence Molecular Sensor for In‐Vivo High Contrast Inflammation Imaging. Angew. Chem. Int. Ed., 2020,59, 18380 –18385. 
   
         文中利用近红外二区小动物活体成像系统NIR-II-ST完成了NIR-II窗口小鼠淋巴结和关节病区域的局部炎症的化学发光和荧光成像实验。
         该小动物活体成像系统功能强大，相机性能优异，多款深度制冷的InGaAs近红外相机可供选择。检测灵敏度高，可实现大视野以及局部小动物高信噪比和高分辨活体成像。自主开发的软件功能一键操作，可实时反映仪器状态，自动化控制，操控与图像处理一体化，终身免费升级。该成像系统应用场景多样化，可用于小动物近红外二区宽场成像、全光谱成像、近红外二区荧光寿命成像，且成像系统采用了模块化设计，成像功能亦可进一步升级扩展X射线激发模块、CT成像模块、三维成像模块、热成像模块、比率荧光测试、多通道成像与原位光谱测试等。该系统可应用于活体小动物荧光手术导航、脏器成像、肿瘤成像、血管成像、淋巴成像、体内植入物的监测、药物追踪与活体原位疾病检测等。