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Exploración de la ventana de imágenes del infrarrojo cercano

2021-10-09
Las imágenes de fluorescencia se han utilizado ampliamente en imágenes biomédicas y navegación intraoperatoria clínica. Cuando la fluorescencia se propaga en medios biológicos, la atenuación de la absorción y la alteración de la dispersión provocarán la pérdida de energía de la fluorescencia y la disminución de la relación señal/ruido, respectivamente. En términos generales, el grado de pérdida por absorción determina si podemos "ver", y el número de fotones dispersos determina si podemos "ver claramente". Además, el sistema de imagen recoge la autofluorescencia de algunas biomoléculas y la luz de señal y, finalmente, se convierte en el fondo de la imagen. Por lo tanto, para las imágenes de biofluorescencia, los científicos están tratando de encontrar una ventana de imágenes perfecta con baja absorción de fotones y suficiente dispersión de luz.

Desde 2009, el académico Hongjie Dai de la Universidad de Stanford en Estados Unidos ha descubierto que la ventana de tejido biológico óptico de 1000-1700 nm (NIR-II, NIR-II) se compara con la tradicional de 700-900 nm (NIR-I). Ventana, la dispersión de la luz del tejido biológico es menor y el efecto de imagen del cuerpo vivo es mejor.

En teoría, debido a que la ruta óptica de los fotones dispersos en medios biológicos es más larga que la de los fotones balísticos, la absorción de luz de los tejidos consumirá preferentemente múltiples fotones dispersos, suprimiendo así el fondo disperso.

Recientemente, el grupo de investigación del profesor Qian Jun de la Universidad de Zhejiang y sus colaboradores descubrieron que, en comparación con la zona 1 del infrarrojo cercano, la absorción de tejido biológico en la ventana de la zona del infrarrojo cercano aumenta significativamente y el efecto de bioimagen está estrechamente relacionado. a la absorción de luz del agua. Sobre la base de la reducción del efecto de dispersión, el grupo de investigación cree que el aumento en la absorción de agua también es la clave para mejorar el efecto de las imágenes de fluorescencia in vivo del infrarrojo cercano.

Basándose en las características de absorción de los fotones del infrarrojo cercano por el agua, el grupo de investigación refinó aún más la definición de la segunda región del infrarrojo cercano a 900-1880 nm. Entre ellos, el grupo de investigación encontró que la alta absorción de agua de 1400-1500 nm, cuando la sonda fluorescente es lo suficientemente brillante, el efecto de la imagen es el mejor e incluso supera la imagen del segundo b infrarrojo cercano reconocida (1500-1700 nm , NIR-IIb). Por lo tanto, la banda de 1400-1500 nm que se ha despreciado se define como la ventana de infrarrojo cercano de dos x (NIR-IIx). Centrándose en la ventana de dos x del infrarrojo cercano, el equipo de investigación ha logrado imágenes vasculares cerebrales de ratón de profundidad profunda e imágenes multifuncionales de órganos profundos. Además, a través de cálculos de simulación, el grupo de investigación definió 2080-2340 nm como otra ventana de imágenes en la banda del infrarrojo cercano: NIR-III (NIR-III).