Advanced Healthcare Materials:近红外二区荧光内窥镜及探针的成像研究

近二十年来,人们在传统的近红外一区窗口(NIR-I,700-900 nm)上进行了深入的荧光成像研究。大量研究表明,NIR-I荧光内窥镜与吲哚青绿(ICG)或靶向光学分子探针联用具有广阔的临床应用前景。最近,近红外二区窗口荧光成像(NIR-II,900-1700 nm)作为一种极具吸引力的光学成像技术,呈现出许多优于近红外一区成像的特点。这些优点包括近红外二区的自荧光水平低、高信噪比、高组织穿透深度、高成像分辨率、近红外二区荧光发射光和激发光之间的斯托克斯位移大等,因此近红外二区成像受到广泛关注,发展迅速。一些近红外二区荧光小动物成像系统已被构建用于多种医学应用研究,如血管成像、前哨淋巴结(SLN)和癌症检测,以及图像引导的癌症手术。但是直到现在,关于近红外二区荧光内窥镜系统的研究还未见报道。

东北大学生命科学与健康学院索永宽与合作者等首次设计并构建了高性能的近红外二区荧光内窥镜成像系统。此系统能够同时采集和显示白光和近红外二区荧光,且分辨率达到为20μm,可以在活体水平进行近红外二区成像。在本研究中,考虑到结直肠癌是全球第四大常见癌症,但目前对各种结直肠异常的诊断和治疗反应监测的标准仍为白光内镜,而由于早期肿瘤典型的形态学变化不明显,导致漏诊率较高等临床问题。研究者们制备了血管内皮生长因子(VEGF)靶向的分子探针吲哚菁绿标记的贝伐单抗(Bev-ICG),利用ICG分子的荧光发射峰在二区有拖尾, 从而能与近红外二区荧光内窥镜成像系统联用,实现了对高表达VEGF的小鼠大肠癌的成像检测。相关结果发表在Advanced Healthcare Materials(DOI: 10.1002/adhm.201900974)上。

在这项研究中,静脉注射靶向血管内皮生长因子(VEGF)的光学分子探针:贝伐单抗-吲哚菁绿(Bev-ICG)之后,在小鼠肿瘤模型上,近红外二区荧光成像显示肿瘤与背景比(TBR)可高达15,其光学成像性能大大优于近红外一区荧光成像,同时在大鼠肿瘤模型上成像效果也显示优于白光检测。更重要的是,近红外二区荧光成像具有与白光成像的内在兼容性,二者可以实时协同工作,互不干扰,为医生实时展示疾病的结构形态和分子特征。近红外二区内窥成像技术有望较快地实现临床转化,实现手术中对多种肿瘤及其它疾病更精准的医学成像。