Exploração da janela de imagem do infravermelho próximo
2021-10-09
A imagem de fluorescência tem sido amplamente utilizada em imagens biomédicas e navegação clínica intraoperatória. Quando a fluorescência se propaga em meios biológicos, a atenuação de absorção e o distúrbio de espalhamento causarão perda de energia de fluorescência e diminuição da razão sinal-ruído, respectivamente. De um modo geral, o grau de perda de absorção determina se podemos "ver", e o número de fótons espalhados determina se podemos "ver claramente". Além disso, a autofluorescência de algumas biomoléculas e a luz do sinal são coletadas pelo sistema de imagem e acabam se tornando o fundo da imagem. Portanto, para imagens de biofluorescência, os cientistas estão tentando encontrar uma janela de imagem perfeita com baixa absorção de fótons e dispersão de luz suficiente.
Desde 2009, o acadêmico Hongjie Dai, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, descobriu que a janela óptica do tecido biológico de 1000-1700 nm (NIR-II, NIR-II) é comparada com a tradicional de 700-900 nm (NIR-I). Janela, a dispersão de luz do tecido biológico é menor e o efeito de imagem do corpo vivo é melhor.
Teoricamente, como o caminho óptico dos fótons dispersos em meios biológicos é mais longo do que os fótons balísticos, a absorção de luz do tecido consumirá preferencialmente vários fótons dispersos, suprimindo assim o fundo disperso.
Recentemente, o grupo de pesquisa do professor Qian Jun da Universidade de Zhejiang e seus colaboradores descobriram que, em comparação com a zona 1 do infravermelho próximo, a absorção do tecido biológico na janela da zona do infravermelho próximo é significativamente aumentada, e o efeito de bioimagem está intimamente relacionado à absorção de luz da água. Com base na redução do efeito de dispersão, o grupo de pesquisa acredita que o aumento na absorção de água também é a chave para melhorar o efeito da imagem de fluorescência in vivo no infravermelho próximo.
Com base nas características de absorção de fótons do infravermelho próximo pela água, o grupo de pesquisa refinou ainda mais a definição da segunda região do infravermelho próximo para 900-1880 nm. Entre eles, o grupo de pesquisa descobriu que a alta absorção de água de 1400-1500 nm, quando a sonda fluorescente é brilhante o suficiente, o efeito de imagem é o melhor, e até excede o reconhecido segundo-b infravermelho próximo (1500-1700 nm , NIR-IIb). Portanto, a banda de 1400-1500 nm que foi negligenciada é definida como a janela de dois x no infravermelho próximo (NIR-IIx). Concentrando-se na janela de dois x infravermelho próximo, a equipe de pesquisa alcançou imagens vasculares cerebrais de camundongos de profundidade profunda e imagens multifuncionais de órgãos profundos. Além disso, por meio de cálculos de simulação, o grupo de pesquisa definiu 2080-2340 nm como outra janela de imagem na banda do infravermelho próximo – NIR-III (NIR-III).
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