《ACS Nano》文獻分享：近紅外二區OCT成像實現深部腫瘤無創診斷_abio生物試劑品牌網
這項重要研究論文名為“Natural Fat Nanoemulsions for Enhanced Optical Coherence Tomography Neuroimaging and Tumor Imaging in the Second Near-Infrared Window”，發表在《ACS Nano》期刊上。
重要發現
01高分辨率洞察生物組織
傳統光學成像技術在深入探測生物組織時，常因光線散射和吸收而受限。OCT技術的出現帶來了轉機，它利用近紅外光的背向散射特性，能實現生物組織的高分辨率成像，分辨率可達微米級，時間分辨率也能達到亞秒級。這就好比為醫生配備了一臺超級顯微鏡，能夠清晰觀察到組織內部的細微結構，無論是健康組織的紋理，還是病變組織的異常，都能盡收眼底。而NIR-II OCT技術更是在此基礎上更進一步。
在近紅外二區（1000-1700nm）的波長范圍內，生物組織對光的吸收和散射顯著減少，使得光線能夠更深入地穿透組織。研究表明，NIR-II OCT的穿透深度可達3mm，這為觀察深層組織的情況提供了可能，比如大腦皮層深層的血管結構，以往難以清晰成像的區域，如今也能清晰展現。
02 造影劑增強成像對比度為了進一步提升OCT成像的效果，研究團隊將目光投向了造影劑。他們開發了一種生物相容性極佳的脂肪納米乳（P-INT）。這種納米乳就像一個個微小的信號增強器，當注入體內后，能夠顯著增強組織的背向散射信號。
在小鼠實驗中，研究人員通過尾靜脈注射P-INT，隨后利用NIR-II OCT技術對小鼠耳部、腦部和腫瘤部位進行成像。
結果令人驚喜：在耳部成像中，注射P-INT后，血管網絡的清晰度大幅提升，原本模糊的血管變得清晰可辨，血管密度和血流變化也能更準確地監測；在腦部成像中，P-INT使得大腦皮層的血管信號明顯增強，分辨率顯著提高，能夠觀察到更多以往難以發現的細微血管結構，這對于研究大腦的生理功能和病理變化具有重要意義；對于腫瘤成像，P-INT同樣表現出色，它能夠清晰地勾勒出腫瘤組織內的血管網絡，幫助醫生更準確地判斷腫瘤的邊界和生長情況。
03 對比驗證優勢研究團隊還將NIR-II OCT與其他光學成像技術進行了對比。以光聲顯微鏡（OR-PAM）為例，在黑色素瘤模型中，OR-PAM由于黑色素對光的強吸收，導致腫瘤內血管信號被遮蔽，難以清晰顯示血管網絡。而NIR-II OCT搭配P-INT造影劑，卻能輕松克服這一難題，清晰地展現出腫瘤內部復雜的血管結構。這一對比充分凸顯了NIR-II OCT在強吸收組織成像中的獨特優勢。
創新與亮點
01攻克造影劑難題
此前，OCT技術雖然具有諸多優勢，但可用的造影劑大多局限于近紅外一區（700-900nm），在NIR-II窗口缺乏有效的造影劑，這限制了其在深層組織成像中的應用。而且，現有的造影劑還存在生物相容性不佳、在血液循環中清除過快等問題。此次研究團隊創新性地對FDA批準用于營養供應的IntraliPId（INT）進行納米工程改造，通過在其表面修飾DSPE-PEG2000-COOH，成功開發出脂肪納米乳P-INT。P-INT不僅具有良好的水溶性，能夠更好地在體內分散，還顯著延長了在血液循環中的時間，為持續穩定的成像提供了保障。同時，實驗證實P-INT具有零毒性和良好的身體清除能力，解決了以往造影劑的安全性隱患。
02多領域應用價值凸顯
從神經成像角度來看，NIR-II OCT技術能夠清晰呈現大腦皮層的血管網絡變化，這對于研究神經系統疾病，如腦卒中、阿爾茨海默病等，具有不可估量的價值。通過觀察血管的細微變化，醫生可以更早地發現疾病跡象，為早期診斷和治療提供有力支持。在腫瘤成像方面，準確判斷腫瘤的邊界和內部血管結構對于制定治療方案至關重要。NIR-II OCT技術能夠清晰地展示腫瘤微環境中的血管分布，幫助醫生更精準地評估腫瘤的生長情況和轉移風險，為腫瘤的個性化治療提供關鍵依據。例如，在手術前，醫生可以借助該技術更準確地規劃手術范圍，提高手術的成功率；在腫瘤治療過程中，也可以通過監測血管變化來評估治療效果，及時調整治療策略。
總結與展望
此次上海交通大學團隊的研究，通過開發新型造影劑P-INT，成功提升了NIR-II OCT技術在神經成像和腫瘤成像中的性能，突破了以往光學成像技術在深層組織成像和造影劑應用方面的瓶頸。這一成果不僅為基礎醫學研究提供了更強大的工具，也為未來臨床診斷和治療帶來了新的希望。
展望未來，NIR-II OCT技術有望進一步優化和拓展應用。一方面，隨著技術的不斷改進，其成像分辨率和穿透深度可能會進一步提升，能夠更深入地洞察生物組織的奧秘；另一方面，該技術可能會與其他先進技術，如人工智能相結合，實現更智能化的圖像分析和疾病診斷。例如，利用人工智能算法對NIR-II OCT圖像進行快速分析，自動識別病變特征，提高診斷的準確性和效率。在臨床應用方面，NIR-II OCT技術可能會逐漸從實驗室走向臨床實踐，為更多患者帶來精準、高效的醫療服務，開啟醫學影像領域的全新篇章。
論文信息聲明：本文僅用作學術目的。
Geng X, Liang X, Liu Y, Chen Y, Xue B, Wei X, Yuan Z. Natural Fat Nanoemulsions for Enhanced Optical Coherence Tomography Neuroimaging and Tumor Imaging in the Second Near-Infrared Window. ACS Nano. 2024 Mar 26;18(12):9187-9198.
DOI:10.1021/acsnano.4c01204.
