热点速递:活体光学成像的革新之路
2025-10-13 来源:本站 点击次数:38
一、传统成像困境:光的“束缚”与信号的“迷失”
以往的光学成像技术,尤其是在生物活体应用中,面临着诸多挑战。可见光和近红外一区成像,常因生物组织对光的强烈吸收与散射,使得成像深度局限在浅表区域,就像被一层“迷雾”遮挡,难以触及深层组织的奥秘。同时,背景荧光的干扰也让微弱的目标信号容易“淹没”其中 ,导致成像分辨率和信噪比不尽人意。例如在肿瘤早期检测时,微小的肿瘤病灶可能因为成像局限而难以被发现,从而延误最佳治疗时机。
二、近红外二区与时间分辨的“强强联合”
团队将目光聚焦于近红外第二窗口(1000 - 1700 nm)。此区间光在生物组织中散射与吸收大幅降低,自发荧光背景噪声也近乎消失,宛如为成像开辟了一条“绿色通道”,能够实现厘米级的组织穿透深度,让深层组织成像成为可能。比如在小鼠脑部血管成像实验中,利用近红外二区荧光探针,成功清晰呈现了脑部复杂的血管网络,为神经血管研究提供了直观的数据。
荧光时间分辨:信号的“净化器”
引入荧光时间分辨技术,是团队的又一妙笔。当荧光探针被激发后,其荧光寿命是独特且稳定的,不依赖于组织穿透深度等因素。通过精准测量荧光寿命,能够有效区分目标荧光与背景荧光。就如同在嘈杂的环境中,精准捕捉特定频率的声音一样,提高了成像的准确性和多重成像分析精度。在肿瘤标志物检测中,基于荧光寿命的分析可同时定量多个标志物,相比传统一次只能检测一种标志物的方法,效率和准确性都大幅提升。
三、成果应用:从基础研究到临床曙光
在基础科研领域,团队的技术助力科学家深入探索生物体内的生理病理机制。在免疫反应研究中,实时动态观察单个中性粒细胞在炎症部位的趋化、外渗与激活过程,为免疫学研究打开新视角;在神经科学方面,无需开颅窗就能实时监测小鼠动脉血管舒缩运动,为血液动力学研究提供更精准信息。
临床应用上,该技术展现出巨大潜力。无创、实时、精准的成像特点,有望用于肿瘤早期诊断与手术导航,减少传统活检的风险与误差;还可能在心血管疾病、神经系统疾病等诊断监测中发挥关键作用,为临床医生提供更直观、准确的病情信息。
四、未来展望:开启生物成像新时代
团队表示,未来将继续优化探针性能,提高发光效率,增加荧光发射通道,以满足更高成像速度、更深组织成像和更高通量检测需求。同时,加强与其他前沿生物和成像技术的融合,如与人工智能结合实现图像的智能分析解读。相信在不久的将来,这项技术会像显微镜一样,成为生命科学研究和临床医疗不可或缺的工具,持续为人类健康事业贡献力量。