I. Основные принципы

Микроскоп ближней инфракрасной флуоресцентной визуализации основан на технологии флуоресцентной маркировки и оптического обнаружения, ее основные принципы заключаются в следующем:

Возбуждение и эмиссия: флуоресцентные зонды (например, красители ближнего инфракрасного диапазона, квантовые точки и т.д.) в образцах, возбуждаемых с использованием определенных длин волн (обычно 650 - 1700 нм), которые поглощают световую энергию и переходят в возбужденное состояние, излучая ближнюю инфракрасную флуоресценцию с более длинными длинами волн при возвращении в базовое состояние.

Сбор сигналов: высокочувствительные детекторы (например, камера InGaAs или фотоумножитель) захватывают флуоресцентные сигналы, устраняют фоновый шум с помощью фильтра и генерируют изображения с помощью усиления сигнала и цифровой обработки.

Глубокое изображение: ближний инфракрасный свет имеет низкий коэффициент рассеяния в биологической ткани, сильную проницаемость, может проникать на глубину от нескольких миллиметров до сантиметра, чтобы реализовать изображение глубокой ткани живого тела.

II. Уникальные преимущества

Глубокое проникновение тканей

Длина затухания ближнего инфракрасного света в биологической ткани значительно лучше, чем видимый свет, может проникать в глубокие ткани, такие как кожа и мышцы, подходит для обнаружения живых опухолей, визуализации кровеносных сосудов и научных исследований мозга. Например, при визуализации мозга можно наблюдать активность нейронов и динамику кровеносных сетей.

Высокое отношение сигнала к шуму и низкая спонтанная флуоресценция

Спонтанная флуоресценция биологических тканей в ближнем инфракрасном диапазоне чрезвычайно слаба, фоновый шум низок, а отношение сигнала и шума изображения (SNR) значительно улучшилось. Эта особенность особенно важна при ранней диагностике опухолей, которая позволяет четко различать небольшие поражения и нормальные ткани.

Высокая чувствительность и мониторинг в реальном времени

Флуоресцентные изображения ближнего инфракрасного диапазона могут обнаруживать флуоресцентные сигналы до уровня Пимора и поддерживать динамический мониторинг в реальном времени. При разработке лекарств можно отслеживать распределение и метаболические процессы препарата в организме и оценивать его эффективность.

Мультимодальное слияние и функциональное расширение

Может сочетаться с конфокальным микроскопом, фотоакустической визуализацией и другими технологиями для достижения структурно - функционального синергического анализа. Например, в сочетании с технологией многофотонного возбуждения для дальнейшего повышения глубины и разрешения изображения.

Отсутствие радиации и биологической безопасности

По сравнению с рентгеновскими или радиоизотопными изображениями, ближнеинфракрасная флуоресцентная визуализация не имеет ионизирующего излучения и имеет небольшой ущерб организму, подходящий для долгосрочных исследований живых организмов.

III. Сценарии применения

Биомедицинская: ранняя диагностика опухолей, визуализация кровеносных сосудов, нейронаучные исследования.

Материаловедение: обнаружение дефектов полупроводников, анализ структуры полимеров.

Сельское хозяйство и продовольствие: мониторинг роста сельскохозяйственных культур, обнаружение загрязнения пищевых продуктов.