短波红外成像新突破 成功实现多光谱生物成像技术

  光谱生物成像技术犹如窥探活体生命奥秘的 “高清多棱镜，实现精准、高效的多通道活体成像。近日，我国科研团队在该技术领域有了新突破。成功研发出基于喹啉鎓盐的短波红外荧光染料库，一举破解当前短波红外成像（SWIR）技术的核心难题，实现激发匹配的多光谱生物成像。为解析活体生物体内复杂的时空相互作用，提供了全新的“分子可视化工具箱”。

  据悉，该项成果由中国科学院院士、华东理工大学化学教授朱为宏与该校郭志前教授团队共同研发。并在国际顶级学术期刊上发表。

  短波红外成像的“理想与现实”，核心材料成关键桎梏

  在生命科学研究与临床诊断领域，活体成像技术是窥探生物体内生理过程的“关键窗口”。其中，短波红外成像（SWIR）凭借两大突出优势，被公认为哺乳动物活体层面多重成像的理想技术手段——一是组织穿透性优异，能穿透更深层的生物组织；二是背景荧光干扰低，成像清晰度更高。

  然而，理想与现实之间存在显著差距。该技术的产业化与广泛应用，长期受限于两大核心瓶颈：其一，缺乏结构高度可调的“分子骨架核心”，导致染料光谱难以精准调控，无法适配多样化的成像需求；其二，现有近红外染料性能存在短板，难以同时满足高亮度、低串扰、与商用激光设备匹配等多重实用要求，极大限制了技术的落地应用。

  喹啉鎓盐为核，构建精准可调染料工具箱

  为攻克上述难题，朱为宏院士团队从分子设计的源头出发，开辟了全新的研发思路——创新性地引入结构可调的喹啉鎓盐作为染料的“骨架核心”。这一核心结构的选择，为染料性能的精准调控奠定了基础。

  团队通过系统的吸电子、供电子取代基修饰，成功设计并合成了一系列SWIR喹啉类七甲川菁染料（QC7 1-14）。实验数据验证了这一设计的优越性：该系列染料的吸收波长可实现精准调控，覆盖975至1046纳米的关键波段。这一波段覆盖范围，恰好适配多光谱成像的多样化应用需求，由此构建起一套完备、高效的染料工具箱。

  多通道活体成像获突破，精准捕捉生理动态

  在构建的染料库中，QC7-NEt2和QC7-CN两款染料表现出尤为突出的综合性能，成为多通道活体成像的“核心战力”。它们不仅具备超高的荧光亮度，确保成像清晰；还拥有优异的光谱分离性能，有效避免不同通道成像的串扰问题；更关键的是，其波长与现有商用激光器高度匹配，大幅降低了技术应用的门槛。

  基于这对“正交”染料，研究团队开展了多项突破性的活体成像实验，取得显著成果，成功清晰捕捉到血管网络的精细结构及其动态变化，实时追踪淋巴系统的流动过程，完整记录肠道蠕动的全周期，更直观呈现了多个生理系统之间的协同作用机制。

  这些实验结果，充分验证了新型染料库在活体成像中的实用价值。