近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展
荧光探针在生物传感器中的应用研究
荧光探针在生物传感器中的应用研究生物传感器是一种能够将生物成分转化为电信号的装置，利用生物成分的特异性，能够用来检测生物分子的存在和活性。
其中，荧光探针是生物传感器领域中常用的一种探针。
荧光探针可以通过荧光强度的变化来监测目标分子的浓度、特异性和空间分布等信息。
本文将会详细介绍荧光探针的工作原理，以及其在生物传感器中的应用研究进展。
一、荧光探针的工作原理荧光探针是一种可以发出荧光信号的分子，可以通过结构设计，实现特定的识别和信号放大功能，从而用于检测并定量分析特定的生物分子。
荧光探针的荧光发射强度受到多种因素的影响，例如环境温度、溶液 pH 值、离子强度等。
这些因素的变化都会影响荧光信号的强度和波长，从而影响荧光探针的检测灵敏度和特异性。
荧光探针的设计主要依据其工作原理。
其工作原理包括两个方面：第一，荧光探针与靶分子之间的特异性识别，这是实现高灵敏度和高特异性的关键。
第二，荧光探针与靶分子结合后会发生光化学反应或荧光共振能量转移等过程，导致荧光信号的变化。
二、荧光探针在生物传感器中的应用虽然许多荧光探针已经被广泛应用于生物传感领域，但生物分子的复杂性和多样性仍然对荧光探针的设计和应用提出了一些挑战。
以下是荧光探针在生物传感器中的应用研究进展的几个典型案例。
1. 荧光探针在生物标签上的应用生物标签是一种将荧光探针结合到所需要监测的靶分子上，用于定量或定性检测靶分子的方法。
由于靶分子的多样性，生物标签的设计和制备需要根据不同的靶分子结构特点进行调整。
目前，荧光探针在生物标签的应用主要包括：DNA/RNA中的荧光探针、细胞荧光探针和蛋白质荧光标记。
2. 荧光探针在病原体检测中的应用病原体的检测一直是生物传感器研究的主要领域之一。
荧光探针的出现不仅提高了检测病原体的检测灵敏度和特异性，同时也简化了检测过程。
例如，荧光共振能量转移（FRET）技术结合荧光探针可以实现快速、高灵敏度的单细胞病毒检测。
3. 荧光探针在人类疾病监测中的应用除了病原体检测，荧光探针还广泛应用于人类疾病监测领域。
荧光探针在生物分析中的应用与研究进展
荧光探针在生物分析中的应用与研究进展荧光探针是一种化学、生物学、医学等领域中广泛应用的分析技术。
它通过将荧光物质与分析物发生化学反应或物理作用，再利用荧光光谱分析其信号强度和波长等信息，以达到检测和分析分子的目的。
在生物学研究中，荧光探针具有细胞成像、蛋白质检测、癌症诊断、药物研发等众多应用，下面将重点介绍荧光探针在生物分析中的应用与研究进展。
一、细胞成像荧光探针在生物成像中的应用是最为广泛的领域之一。
将特定的荧光探针标记在细胞内部，可利用显微镜及其它成像技术，观察细胞内分子动态或分布变化，这对细胞活动的研究、疾病的诊断和治疗都有重要的意义。
目前，一些新型荧光探针的研究已经进一步提高了细胞成像的灵敏度和精度。
其中有一类探针类似于率先被用于细胞成像的荧光偶联酶GFP，但是它具有更强的荧光信号和更快的动力学响应。
例如，作者H. Jiang等开发的策略在单细胞水平上跟踪钙调素信号转导，通过结合“钙拆卸”与“荧光恢复”的化学手段，在原位模拟了钙信号的真实时间变化，极大地增强了对细胞内复杂物理过程的认识。
另外，利用纳米粒子的磁性及其特殊的荧光特点，可以将荧光探针紧密结合在一起。
通过细胞摄取进入细胞内部，不仅可以达到超高灵敏度的成像，还能有效地避免毒性，具有极大的优势。
一项最新研究中，科学家使用这种技术，发现β-淀粉样蛋白在局部和远端神经元体内的运动状态完全不同，为了更好地研究这些细节信息而开发的荧光探针将提供细胞需要的更多细微解剖学细节，不仅有助于理解β-淀粉样蛋白簇的形成，还打开了治疗阿尔茨海默氏症等脑部神经疾病的新思路。
二、蛋白质检测荧光探针在蛋白质的检测中也有着非常广泛的应用。
例如，通过蛋白质多聚化动态的监测，可以更好地理解一些复杂的疾病如癌症的过程。
即利用修改的荧光探针或分子类似物标记蛋白质，进行组织和细胞水平的成像和分析。
近年来，一些新型荧光探针的开发为空间分辨率提供了一个新框架。
研究人员开发了通过专门的光学方法观察和精确控制引导复杂的光子产生。
荧光探针在生物医学领域中的应用研究
荧光探针在生物医学领域中的应用研究荧光探针是一种基于化学分子的发光探针，广泛应用于生物医学领域。
随着科技的不断发展，荧光探针的应用领域也越来越广泛，包括生物成像、疾病诊断、药物设计和分子生物学研究等。
本文将从不同方面探讨荧光探针在生物医学领域中的应用研究。
一、生物成像生物成像是指利用各种成像技术对活体组织进行影像学检查，用来观察生物学过程及其病理生理变化。
其中荧光成像是一种基于荧光探针的成像技术。
荧光探针在组织内的针对性标记，可以对细胞、组织或整个生物体进行实时监测。
目前，荧光成像技术已广泛应用于生物成像领域。
例如，通过对荧光探针进行修饰可以实现追踪细胞内靶向蛋白的位置和数量变化。
另外，也可以利用区分染料将荧光探针标记在目标组织或器官上，对活体组织进行成像，例如常用的绿色荧光蛋白标记法可用于对小鼠的肿瘤成像。
二、疾病诊断荧光探针在疾病诊断领域具有广泛的应用前景。
例如，利用荧光探针可以快速、灵敏地检测肿瘤标志物，并可通过变色或发出荧光信号来快速确定样本是否含肿瘤标志物。
另外，荧光探针还有助于检测传染病和其他疾病的特征分子。
例如，利用荧光探针检测人类免疫缺陷病毒（HIV）的核酸，在实验室中已经被广泛运用。
此外，荧光探针还可以用于检测侵略性细胞癌，对癌细胞进行区分和定位，在癌症预后和治疗中有着极其重要的作用。
三、药物设计荧光探针在药物设计中也扮演着非常重要的角色。
通过对荧光探针的药效学研究，可以预测药物的疗效和毒性，也可以设计出更有效的药物。
例如，荧光探针可以用于合成特定的药物分子，同时也可以用于药物分子的靶向性、选择性和药效的测定。
此外，利用荧光探针进行药物代谢动力学的研究，可以了解药物的代谢途径和代谢速率，为临床用药提供重要参考。
四、分子生物学研究荧光探针在分子生物学研究中也广泛应用。
荧光探针可以用于分析细胞内、细胞外生物分子的形态、结构和聚合程度等多个方面。
例如，荧光标记的抗体可以用于检测蛋白质，荧光标记的RNA探针可以用于检测RNA序列，荧光标记的染色体探针可以用于检测DNA序列等。
一氧化氮成像 近红外二区荧光
一氧化氮成像近红外二区荧光一氧化氮（NO）是一种重要的生物分子，在生物体内具有多种生理功能和调节作用。
因此，准确地检测和成像一氧化氮在生物体内的分布和浓度变化对于深入了解生理过程和疾病的发生发展具有重要意义。
近年来，一氧化氮成像技术在生物医学研究领域得到了广泛的应用。
一氧化氮成像技术通过探测一氧化氮的近红外二区荧光信号来实现对一氧化氮的非侵入式成像。
近红外二区荧光是指波长范围在650-900纳米的光信号。
这一区域的光信号透过生物组织的能力较强，因此能够实现深度成像。
而一氧化氮的近红外二区荧光信号的产生是通过荧光探针与一氧化氮发生化学反应而产生的。
一氧化氮的荧光探针主要分为两类，一类是荧光染料，如亚硝基苯酚（DAF）；另一类是荧光蛋白，如一氧化氮感受器荧光蛋白（NO-GC）。
在一氧化氮成像技术中，首先需要将荧光探针注射到研究对象体内。
然后，使用近红外激光器照射荧光探针，激发其发出近红外二区的荧光信号。
通过荧光成像系统，可以实时记录和显示一氧化氮的分布情况。
由于一氧化氮的生成和降解过程都是非常快速的，因此一氧化氮成像技术可以实现对一氧化氮动态变化的实时观察。
一氧化氮成像技术在生物医学研究中有着广泛的应用。
首先，它可以用于研究一氧化氮在生理过程中的作用和机制。
一氧化氮在多个生理过程中发挥着重要的调节作用，如神经传递、免疫反应、血管舒张等。
通过一氧化氮成像技术，研究人员可以观察和定量一氧化氮的分布和浓度变化，深入了解一氧化氮在这些生理过程中的作用机制。
其次，一氧化氮成像技术在疾病诊断和治疗中也具有潜在的应用价值。
一氧化氮在多种疾病中起到重要的作用，如心血管疾病、神经系统疾病、炎症性疾病等。
通过一氧化氮成像技术，可以实时观察疾病过程中一氧化氮的变化，为疾病的早期诊断和治疗提供重要的依据。
此外，一氧化氮成像技术还可以用于评估新药的疗效和药物在体内的分布情况，为新药的研发和临床应用提供指导。
在一氧化氮成像技术的研究中，仍然存在一些挑战和问题需要解决。
荧光探针技术的发展及其在生物成像领域中的应用
荧光探针技术的发展及其在生物成像领域中的应用随着生物学研究的深入，科学家们对于生物体内各种分子的结构和功能了解越来越深，而荧光探针技术正是在这个过程中应运而生的。
荧光探针技术利用特定的化学结构和荧光发射机制来探测和识别生物体内不同分子的存在和行为，成为一种重要的研究手段。
本文将简要探讨荧光探针技术的发展历程及其在生物成像领域中的应用。
一、荧光探针技术的历史发展荧光探针技术的前身可以追溯到19世纪中期。
当时，科学家们用一种叫做“量子青春石”的荧光物质，发现在激光光源照射下，这种物质会发出强烈的荧光信号，因而最早探索了用光源驱动探测荧光信号的可行性。
20世纪60年代到80年代，荧光探针技术得到了快速的发展。
在这段时间里，科学家们发现了很多可作为荧光探针的分子，比如荧光染料、荧光蛋白、量子点和金纳米粒子等。
荧光探针技术得到广泛应用，为生物学研究提供了新的思路和方法。
二、荧光探针技术在生物成像领域中的应用荧光探针技术在生物成像领域中的应用是多方面的，可以用于病原体检测、生物分子成像和细胞活动追踪等。
1. 病原体检测病原体检测是荧光探针技术的一个重要应用方向。
利用荧光探针对病原体进行标记，可以快速、敏感地检测病原体的存在和数量。
例如，科学家们利用绿色荧光蛋白对大肠杆菌进行标记，在实验中成功检测到该菌存在的位置和数量。
2. 生物分子成像生物分子成像是荧光探针技术在生物学中的一个主要应用方向。
荧光探针可以与特定的生物分子结合，形成可以被识别的荧光信号，从而用于实时观察生物分子的空间分布和动态变化。
例如，科学家们利用荧光探针对蛋白质进行标记，成功地观察到了蛋白质在细胞内的分布和运动轨迹。
3. 细胞活动追踪荧光探针还可以用于追踪细胞的活动。
例如，利用荧光探针对细胞进行标记，可以跟踪细胞在组织中的迁移和增殖情况。
此外，荧光探针还可以用于跟踪特定细胞的生物学活动，比如神经元的突触活动或心肌细胞的收缩情况等。
三、结语总的来说，荧光探针技术的发展历程迅速而丰富多彩。
分析化学中的荧光探针在生物成像中的应用研究
分析化学中的荧光探针在生物成像中的应用研究荧光探针是一种在分析化学中广泛应用的工具，它可以通过发射荧光信号来检测和分析样品中的化学物质。
在生物医学领域，荧光探针也被广泛应用于生物成像中，用于研究生物分子的定位、分布和相互作用等，为生物学研究提供了重要的工具和方法。
荧光探针的应用在生物成像中有着广泛的应用。
首先，荧光探针可以用于定位和追踪生物分子。
通过标记荧光探针，可以将其引入到生物体内，然后利用荧光显微镜等技术观察荧光信号的分布和变化，从而了解生物分子在细胞和组织中的定位和迁移。
例如，科学家们可以利用荧光探针标记细胞器，如线粒体、内质网等，以研究它们在细胞中的分布和功能。
其次，荧光探针还可以用于研究生物分子的相互作用。
生物分子之间的相互作用对于生物体内的生命活动起着重要的调控作用。
荧光探针可以通过与目标分子发生特异性的结合或反应来实现对其相互作用的研究。
例如，科学家们可以利用荧光共振能量转移技术（FRET）来研究蛋白质之间的相互作用。
通过将两个荧光探针标记在目标蛋白质的不同位置上，当这两个荧光探针之间的距离满足一定条件时，能量可以从一个荧光探针传递到另一个荧光探针，从而发生荧光共振能量转移。
通过测量这种能量转移的效率，可以研究蛋白质之间的相互作用。
此外，荧光探针还可以用于检测和分析生物体内的化学物质。
许多荧光探针具有对特定化学物质的选择性和灵敏性，可以通过与目标化学物质发生特异性的结合或反应来实现对其的检测和分析。
例如，科学家们可以利用荧光探针来检测细胞内的离子浓度的变化，如钙离子、氢离子等。
通过选择合适的荧光探针，可以实现对这些离子浓度的高灵敏度和高时空分辨率的检测。
然而，荧光探针在生物成像中也存在一些挑战和限制。
首先，荧光探针的选择性和灵敏性需要进一步提高。
目前已经开发出了许多具有不同特性和功能的荧光探针，但仍然需要更多的研究来提高其选择性和灵敏性，以满足对生物体内复杂化学物质的检测和分析的需求。
[高分子材料] 复旦大学张凡《自然·通讯》：在近红外二区分子探针领域取得重要进展
复旦大学张凡《自然·通讯》：在近红外二区分子探针领域取得重要进展近日，复旦大学化学系张凡课题组开发出一类抗淬灭近红外二区小分子荧光探针，实现了活体小动物淋巴循环的高分辨率长时间成像和深组织穿透的pH传感，有望为生命科学及医学研究提供新的解决方案。
相关研究论文“Anti-quenching NIR-II molecular fluorophores for in vivo high-contrast imaging and pH sensing” 3月5日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。
(A) 抗淬灭近红外二区分子荧光探针设计；(B) 用于活体高分辨率淋巴成像；(C) 活体4毫米深度下进行胃酸的无创比率荧光传感分析；(D) 胃酸pH的精确解析。
小分子荧光探针是荧光成像与传感技术在生物医学研究中得以发挥重要作用的有力工具。
近年来兴起的近红外二区（1000~1700 nm）荧光成像技术为该领域带来一次重大技术变革。
相比于传统技术采用的短波段（400~900 nm）荧光，近红外二区荧光可显著降低生物组织的散射以及自发荧光干扰，因而极大地革新了成像分辨率和成像深度。
然而限制该技术得以进一步发展的一个重要瓶颈是缺乏合适的小分子荧光探针。
目前开发的荧光探针在水中普遍面临着荧光淬灭，光稳定性差等问题，并且缺乏荧光传感特性，在生物传感分析中应用受限。
针对上述问题，张凡教授研究团队打破聚集诱导荧光淬灭的传统惯性思维，发现溶剂极性增强是诱导荧光淬灭的主要成因，并基于此开发了系列波长可调的抗淬灭近红外二区花菁染料。
与传统染料相比，该类染料在水中的荧光亮度提升了高达44倍，并获得了更优异的光稳定性，其活体淋巴成像效果远胜于金标准染料吲哚菁绿。
与此同时，研究团队通过对染料光物理性质的深入研究，成功构筑了首个近红外二区pH传感探针，并将其应用于无创的4 mm组织深度下胃酸定量检测。
近红外二区稀土纳米晶生物应用
近红外二区稀土纳米晶生物应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：近红外二区指的是750-900nm的光波范围，这一波段的光穿透度较高，透过生物组织的情况比较好，同时又能够有效激发纳米晶的荧光特性。
稀土元素具有较高的荧光量子产率和较长的寿命，因此将稀土元素引入纳米晶中，不仅可以增强纳米晶的荧光性能，还可以提高其稳定性和生物相容性，从而使其在生物成像、药物传递、治疗和生物传感等领域展现出巨大的潜力。
在生物成像领域，近红外二区稀土纳米晶可以作为荧光探针，用于活细胞成像和组织成像。
由于近红外波段的光穿透性好，可以用于深层次的组织成像，同时稀土元素的独特荧光性质可以提供高对比度、高灵敏度的成像效果。
研究人员已经利用近红外二区稀土纳米晶成功实现了肿瘤标记、细胞追踪和神经元成像等多种生物成像应用。
除了生物成像，近红外二区稀土纳米晶还广泛应用于药物传递和治疗方面。
通过将药物包裹在纳米晶表面或内部，可以实现药物的靶向输送和缓释释放，提高药物的生物利用率和疗效。
利用纳米晶本身的光热性质或光动力学特性，还可以将其用于热疗、光疗等治疗方法，实现对肿瘤等疾病的精准治疗。
近红外二区稀土纳米晶在生物传感领域也有着广泛的应用前景。
通过改变纳米晶的表面功能化基团，可以使其对特定生物分子或生物信号具有高度特异性识别能力，从而实现对生物分子的检测和分析。
利用其优越的荧光性质，还可以实现对微生物、细胞等生物体的检测和成像，为生物医学研究和临床诊断提供了新的手段和工具。
第二篇示例：近红外二区稀土纳米晶是一种新型的生物荧光探针，具有很高的生物应用潜力。
随着生物医学领域的不断发展和科技的进步，人们对于生物标记物的研究需求越来越迫切，而近红外二区稀土纳米晶正是满足这一需求的理想选择。
一、近红外二区稀土纳米晶的特点近红外二区稀土纳米晶是一种新型的荧光探针材料，主要由稀土离子掺杂的纳米晶颗粒组成。
这种纳米晶具有较窄的发射光谱，可实现高灵敏度的检测和成像。
小动物近红外二区荧光活体影像系统
仪器名称：小动物近红外二区荧光活体影像系统百购生物网为您提供型号：Series II 900/1700简介：针对传统活体荧光成像技术面临的低组织穿透深度（<3毫米）和低空间分辨率（~毫米）、高自发荧光背景等瓶颈，苏州影睿光学科技有限公司的研究团队历经多年潜心研究，于2012年推出了第一款基于近红外二区荧光（NIR-II,900-1700nm）的小动物活体影像商业化系统（Series II 900/1700），实现了高组织穿透深度（>1.5cm）、高时间分辨率（50ms）和高空间分辨率（25μm）的活体荧光成像。
Series II 900/1700可针对不同的研究体系，在小动物活体水平进行实时、无创、动态、定性和定量的影像研究，包括肿瘤早期检测、肿瘤发展、转移和治疗过程、药物筛选、靶向药物和靶向治疗、干细胞活体示踪及其再生医学研究等。
影睿光学拥有世界领先的量子点制备和应用专利技术、活体荧光影像设备，以及强大的数据处理和分析功能，为用户提供完整的科研产品及解决方案。
目前，影睿光学Series II 900/1700系统已成功销往美国埃默里大学，并与美国哈弗大学医学院、美国康奈尔大学、美国埃默里大学、北京大学、复旦大学附属华山医院、南京大学附属鼓楼医院、中国科学院北京动物研究所、中国科学院上海药物研究所等数十家国内外优秀研究机构建立了良好的商业伙伴及合作关系。
技术优势：荧光活体成像解决方案：近红外二区荧光成像活体组织对近红外二区荧光（1000-1700nm）具有更低的吸收和散射效应，以及可以忽略的自发荧光背景，因此，在活体荧光成像中，与传统荧光（400-900nm）相比，近红外二区荧光具有更高的穿透深度、更高的时间和空间分辨率，以及更高的信噪比。
近红外二区荧光探针解决方案： Ag2S 量子点国际领先的近红外二区荧光量子点技术，量子效率大于15%；具有良好的生物相容性(Ag2S 量子点对主要器官肝脏、脾脏和肾脏等没有毒副作用)。
近红外光在生物组织成像中的应用
近红外光在生物组织成像中的应用近红外光（NIR）是指波长范围在700到1000纳米之间的光线。
由于其具有较强的穿透力和较低的组织吸收率，近红外光在生物组织成像中得到了广泛的应用。
本文将探讨近红外光在生物组织成像中的应用，以及其在医学、生物学和科学研究领域的潜在价值。
近红外光在生物组织成像中的应用主要体现在两个方面：近红外光透射成像和近红外光荧光成像。
近红外光透射成像是通过测量近红外光在生物组织中的透射性质来获取影像信息。
这种成像技术可以用于检测和诊断肿瘤、血管疾病和脑功能等。
近红外光荧光成像则是通过注射近红外荧光探针，利用近红外光的荧光特性来观察生物组织的结构和功能。
这种成像技术可以用于研究细胞活动、药物传递和神经元活动等。
近红外光透射成像是一种无创的成像技术，可以在不破坏生物组织的情况下获取高分辨率的影像。
近红外光的穿透力较强，可以穿透皮肤和其他生物组织，达到较深的深度。
这使得近红外光透射成像在临床上具有很大的潜力。
例如，在乳腺癌的早期检测中，近红外光透射成像可以帮助医生观察乳腺组织的血流动态，从而提供早期肿瘤的诊断依据。
此外，近红外光透射成像还可以用于观察脑功能，通过测量脑血流和氧合状态来研究脑功能活动。
近红外光荧光成像是一种通过注射近红外荧光探针来观察生物组织的结构和功能的成像技术。
近红外荧光探针具有较高的光稳定性和较低的背景荧光，可以提供清晰的图像。
近红外光荧光成像在生物学和医学研究中有着广泛的应用。
例如，在细胞活动研究中，近红外光荧光成像可以用于观察细胞内的钙离子浓度变化、蛋白质表达和细胞凋亡等。
此外，近红外光荧光成像还可以用于研究药物在生物组织中的传递和分布情况，为药物研发提供重要的信息。
除了在医学和生物学领域的应用外，近红外光在科学研究中也有着广泛的应用。
例如，在材料科学中，近红外光可以用于研究材料的光学性质、热学性质和电学性质等。
近红外光还可以用于研究环境污染和食品安全等问题。
通过测量近红外光的吸收和散射特性，可以对环境中的污染物和食品中的成分进行分析和检测。
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信息材料与纳米技术研究院，江苏先进生物与化学制造协同创新中心 南京 ２１００２３）
摘 要 荧光技术具有操作简便、分辨率高且可实现实时成像等特点，已被广泛应用于生物医学检测和成像 领域，其中，近红外二区荧光染料（ＮＩＲⅡ，１０００～１７００ｎｍ）由于其发射波长较长，光散射和组织自发荧光干 扰较少，在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度。本文主要介绍了基于近红外二区荧光 探针的设计原理及其在生物成像领域的研究现状，并对其发展作了进一步展望。 关键词 近红外二区；荧光成像；纳米材料；共轭聚合物 中图分类号：Ｏ６５７．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００００５１８（２０１９）０２０１２３１４ ＤＯＩ：１０．１１９４４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５１８．２０１９．０２．１８０１１６
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应 用 化 学 第 ３６卷
可达到厘米级别［１０］。按照管壁层数，碳纳米管可以分为如下 ２类：１）单壁碳纳米管（ＳＷＮＴｓ）是一种由 单层石墨卷成的柱状无缝管，其直径在 ０７～２ｎｍ之间；２）多壁碳纳米管是由相隔约 ０３４ｎｍ的多个同 轴单壁碳纳米管套构成，直径在 １４～１５０ｎｍ之间。
２０１８０４１６收稿，２０１８０６１１修回，２０１８０７０４接受 国家自然科学（８１６７２５０８，６１５０５０７６，２１７０８０３４）和江苏省杰出青年基金（ＢＫ２０１７００４１）资助 通讯联系人：李林，教授；Ｔｅｌ／Ｆａｘ：０２５８３５８７９８２；Ｅｍａｉｌ：ｉａｍｌｌｉ＠ｎｊｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｎ；研究方向：生物探针 共同通讯联系人：余昌敏，研究员；Ｔｅｌ／Ｆａｘ：０２５８３５８７９８２；Ｅｍａｉｌ：ｉａｍｃｍｙｕ＠ｎｊｔｅｃｈ．ｅｄｕ．ｃｎ；研究方向：荧光染料的设计与合成
光学荧光成像技术为生物研究和生物医学应用提供了强大的工具［１］。尤其在早期癌症诊断和成像 指导治疗中，光学成像探针和技术具有很好的应用前景，对临床癌症诊疗会产生重大影响［２３］。通过光 学的方式在体内进行生物成像的过程中，光子穿透深度主要是由组织成分的散射和吸收决定的，而噪音 和背景辐射则来自于组织自身的荧光和散射的光子。生物成像技术的发展目标在于，达到更大的成像 深度，更好的空间分辨率，以及更高的信噪比［４］。最近的研究表明，在 ６５０～１４５０ｎｍ波长范围内组织吸 收达到最低水平［５］，且在此范围内成像波长越长，组织成分的光散射和自体荧光就会越少［６］。因此，相 较于在可见光 （４００～７５０ｎｍ）和 传 统 的 近 红 外 光 （ＮＩＲ，７５０～９００ｎｍ）区 域 成 像 相 比，近 红 外 二 区 （ＮＩＲⅡ，１０００～１７００ｎｍ）的生物成像技术可以更好地避免组织自发荧光和光子散射等背景干扰，已被 越来越多地应用到生物医学成像领域。
b南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地信息材料与纳米技术研究院江苏先进生物与化学制造协同创新中心南京210023摘要荧光技术具有操作简便分辨率高且可实现实时成像等特点已被广泛应用于生物医学检测和成像领域其中近红外二区荧光染料nir10001700nm由于其发射波长较长光散射和组织自发荧光干扰较少在生物组织成像中具有更高的时空分辨率和更深的成像深度
１ 无机纳米材料
１．１ 单壁碳纳米管 自 １９９１年日本电镜学家 Ｉｉｊｉｍａ在用直流电弧放电法制备 Ｃ６０的过程中首次发现碳纳米管以来，由
于其独特的结构和优 异 的 电 学、力 学、光 学 性 能，已 吸 引 了 世 界 纳 米 科 技 研 究 领 域 的 热 切 关 注［９］。如 图 １所示，碳纳米管是由层与层间相互关联的碳原子完全卷起的结构，直径从约 １ｎｍ到 １５０ｎｍ，长度则
图 １ 单壁碳纳米管的结构［１０］ Ｆｉｇ．１ ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｎｇｌｅｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ［１０］
ＳＷＮＴｓ型 ＮＩＲ荧光探针的发射大多位于 ＮＩＲＡ区域（ＩＲＡ，１～１４ｍｍ），是一种理想的生物探针， 因为发射波长在近红外光谱范围内（０８～１７ｍｍ），具有低的自体荧光，且激发和发射光谱带之间具有 大斯托克斯位移，可以进一步减少背景自发荧光和散射的影响。研究证实，发射波长在 １１００～１４００ｎｍ 范围内，ＮＩＲ荧光团的组织渗透率比接近 ８００ｎｍ的高。与目前已知的其它近红外荧光材料如有机荧光 染料和半导体量子点相比，ＳＷＮＴｓ的 ＮＩＲ荧光非常稳定，几乎无光漂白的极限，能承受长达 １０ｈ的激发 光照射；生物体内的全血样品对此波段近红外荧光的吸收系数最小，单壁碳纳米管可以被细胞内吞进入 哺乳动物细胞内部，而不影响细胞的分裂和生长，细胞毒性小。因此，ＳＷＮＴｓ已经显示出了生物和医学 应用的潜力，它们独特的光学特性使其适合于生物成像［１１１２］和生物传感 。 ［１３］
檵殝
第 ３６卷 第 ２期
应用化学
Ｖｏｌ．３６Ｉｓｓ．２
ＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ Ｆｅｂ．２０１９
檵殝
檵檵檵檵殝 综合评述
近红外二区荧光探针在生物成像领域的研究进展
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苏 哲ａ 秦文瞡ａ 白 磊ａ 孙鹏飞ｂ 余昌敏ａ 范曲立ｂ 李 林ａ
目前，对于 ＮＩＲⅡ荧光探针的研究主要分为无机纳米材料、共轭聚合物和有机小分子材料 ３个方 面 ［７１１］。基于无机纳米材料 的 系 统，包 括 单 壁 碳 纳 米 管 （Ｓｉｎｇｌｅｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ＳＷＮＴｓ）［７８］、半 导体量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ，ＱＤｓ）稀土掺杂 纳 米 颗 粒 等。对 于 有 机 小 分 子 染 料 而 言，它 们 的 物 理 和 光 学 性能可以通过调节结构进行精细的调整，目前有以屏蔽单元供体受体供体屏蔽单元（Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇｕｎｉｔ ＤｏｎｏｒＡｃｃｅｐｔｏｒＤｏｎｏｒＳｈｉｅｌｄｉｎｇｕｎｉｔ，ＳＤＡＤＳ）和 供 体受 体供 体 （ＤｏｎｏｒＡｃｃｅｐｔｏｒＤｏｎｏｒ，ＤＡＤ）作 为 核心结构的有机小分子荧光团。在此，我们将详细介绍基于 ＮＩＲⅡ区的荧光探针在生物成像领域的研 究进展。