7 月 21 日消息，IT之家从“中科院之声”微信公众号获悉，近年来，荧光成像新技术在生命科学研究和医学诊断中备受关注，其具有设备简单、成像速度快、无电离辐射等优势。该技术的关键在于设计合成具有良好光学性能的新型荧光探针分子，尤其在小动物成像领域，荧光探针分子就像“小侦查员”，被广泛用于追踪细胞、监测药物分布以及检测病变。
中国科学院化学研究所研究团队通过巧妙调控分子内部的电荷转移，设计出了具有长波长特性的新型荧光探针分子，实现了小鼠体内多个器官的同时成像，以及体内代谢过程成像，为疾病诊断、药物监测等实际应用奠定了基础。
传统荧光探针大多使用 400nm–900nm 的可见光和近红外光，但这些波段的光在身体组织中的穿透能力有限，容易被皮肤、脂肪等组织吸收或散射，难以清晰显示深层组织。
为突破这一瓶颈，研究团队转向使用波长 900nm–1700nm 的近红外二区光，可以更有效地穿透生物组织，减少背景干扰，从而获得更清晰的图像，就像“穿墙能手”。但获得能在 900nm 以上发射荧光的分子，在化学合成和分子设计上极具挑战性。
研究团队通过在传统的菁类染料基础上，引入强电子给体，显著增强了分子内部的电荷转移能力。
展开剩余60%▲ 新型荧光探针分子
这种增强使得分子在激发态中能够同时实现“局域激发”与“电荷转移”，两者如同两个“齿轮”协同工作，将发射波长成功延伸至近红外二区波段，实现了近红外二区的荧光发射，为荧光分子的设计提供了新思路。
研究团队利用这些荧光分子，给实验小鼠做了一次“全身检查”，不仅能看到小鼠体内多个器官的情况，还观察到了小鼠身体内部的代谢过程。
研究团队发现，其中一种荧光分子对骨组织的显像能力特别突出。这种荧光分子在注射到小鼠体内后，会迅速聚集在骨组织中，尤其是关节、脊柱区域。在荧光成像仪下，小鼠的全身骨骼网络轮廓清晰可见，仿佛给骨头“开了灯”。
这是因为该探针分子对骨组织具有良好的“亲和力”，同时具备极佳的光学性能 —— 强荧光、长波长发射、深组织穿透，使得研究人员能够在不伤害小鼠的情况下，看到高对比度的骨骼成像。
▲ 近红外二区光学探针活体多色成像和骨骼成像
这种成像方式与传统 X 光或 CT 不同，不仅避免了电离辐射可能带来的风险，还能动态观察骨骼代谢过程、骨质疏松等疾病的演变过程。
未来，随着更多具有特定功能和靶向能力的近红外二区荧光探针分子的出现，有望在疾病早期诊断、精确用药、组织工程等领域看到更广泛的应用。
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