科研級(jí)短波紅外相機(jī)在生物醫(yī)療中的應(yīng)用

相對(duì)于傳統(tǒng)的生物窗口成像，近紅外二區(qū)(NIR II, 1000～1700 nm)生物成像成為了當(dāng)前科學(xué)研究的重點(diǎn)方向，可見光(400～750 nm)和近紅外一區(qū)(NIR I, 750～900 nm)熒光成像技術(shù), 由于發(fā)射波長(zhǎng)短, 不能很好的抑制生物組織內(nèi)光子的散射, 而近紅外二區(qū)發(fā)射的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能增強(qiáng)生物組織的光吸收, 使得穿透的深度更深, 具有更高的時(shí)間和空間分辨率。

短波紅外相機(jī)在900-1700nm具有優(yōu)異的探測(cè)性能，多種靈敏度短波相機(jī)能夠被廣泛應(yīng)用于各類近紅外二區(qū)成像應(yīng)用當(dāng)中。 

圖1-近紅外二區(qū)宏觀活體成像示意圖

圖2-靜脈注近紅外二區(qū)熒光染料

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

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

在前期制備近紅外二區(qū)熒光探針的研究中，深度制冷短波紅外相機(jī)也發(fā)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(guī)相機(jī)無法進(jìn)行試劑發(fā)光性的檢測(cè)。下圖為采用LD-SW6401725-80-U拍攝近紅外二區(qū)熒光試劑圖像。