科研級短波紅外相機在生物醫療中的應用

相對于傳統的生物窗口成像，近紅外二區(NIR II, 1000～1700 nm)生物成像成為了當前科學研究的重點方向，可見光(400～750 nm)和近紅外一區(NIR I, 750～900 nm)熒光成像技術, 由于發射波長短, 不能很好的抑制生物組織內光子的散射, 而近紅外二區發射的波長較長，能增強生物組織的光吸收, 使得穿透的深度更深, 具有更高的時間和空間分辨率。

短波紅外相機在900-1700nm具有優異的探測性能，多種靈敏度短波相機能夠被廣泛應用于各類近紅外二區成像應用當中。 

圖1-近紅外二區宏觀活體成像示意圖

圖2-靜脈注近紅外二區熒光染料

如上圖所示，在小鼠體內注射近紅外二區熒光染料，選擇適配的光學成像鏡頭。雖然近紅外二區發射的波長較長，能增強生物組織的光吸收, 使得穿透的深度更深, 但是發射出的熒光還是處于弱光等級，需要利用深度制冷短波紅外相機進行成像探測。圖2所拍攝照片是采用LD-SW6401725-80-U相機進行拍攝。

在近紅外Ⅱ區生物成像技術的推動下，近紅外二區熒光探針材料也得到了快速發展。出現了像碳納米管、熒光量子點、稀土金屬、共軛聚合物、小分子等在近紅外二區表現出的優異熒光性能的材料。將它們可以大致分為三類：無機納米材料、基于共軛聚合物的NIR-Ⅱ區染料、基于有機小分子的NIR-Ⅱ區染料；這些材料不僅僅為近紅外二區生物成像提供了成像條件，還在光熱和光動力治療、藥物輸送和外科手術中具有很好的應用前景。

在前期制備近紅外二區熒光探針的研究中，深度制冷短波紅外相機也發揮了巨大的作用，此類熒光探針材料波段大多在1200mm以上，常規相機無法進行試劑發光性的檢測。下圖為采用LD-SW6401725-80-U拍攝近紅外二區熒光試劑圖像。