近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）成像技术因其高灵敏度、深组织穿透能力和低背景噪声等优势，在小动物活体成像领域展现出巨大的应用潜力。以下从技术原理、优势及具体应用场景展开概述：
一、技术原理与优势
技术原理NIR-II成像利用生物组织在1000-1700 nm波段内对光的吸收和散射显著降低的特性，通过荧光或光声成像技术，实现对深层组织的无创、高分辨率成像。
核心优势
深组织穿透：相比可见光和近红外一区（NIR-I），NIR-II光在生物组织中的散射和吸收更少，成像深度可达数厘米，适用于小鼠等小动物全身或深层器官的成像。
高时空分辨率：可实现微米级空间分辨率和毫秒级时间分辨率，满足动态生物过程观测需求。
低背景噪声：生物组织在NIR-II波段的自发荧光极低，显著提升信噪比和成像对比度。
多模态兼容性：可与荧光、光声、CT、PET等技术联用，提供互补的成像信息。
二、具体应用场景
肿瘤研究肿瘤早期检测：通过靶向性荧光探针标记肿瘤细胞或血管，实现微小肿瘤的精准定位。
肿瘤生长与转移监测：动态追踪肿瘤体积变化、血管生成及转移路径，评估治疗效果。
光热治疗（PTT）引导：结合光热试剂，实时监测治疗过程中肿瘤组织的温度变化和治疗效果。
神经科学研究脑功能成像：通过NIR-II荧光探针标记神经元或血管，实现活体脑区高分辨率成像，研究神经活动与血流动力学的关联。
神经退行性疾病研究：监测阿尔茨海默病、帕金森病等模型中神经元损伤和病理蛋白沉积。
脑肿瘤手术导航：在术中实时显示肿瘤边界，辅助精准切除。
心血管研究血管网络成像：高分辨率显示血管结构，评估血管新生、动脉粥样硬化等病变。
血流动力学监测：通过多普勒NIR-II成像技术，测量血流速度和方向，研究心血管疾病机制。
心肌梗死修复：追踪干细胞或纳米材料在心肌组织中的分布和存活情况。
药物研发药代动力学研究：实时监测药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄过程。
药物疗效评估：通过靶向性探针标记药物作用靶点，评估药物对肿瘤、炎症等疾病的疗效。
纳米药物递送：追踪纳米颗粒在体内的生物分布和靶向效率，优化药物递送系统。
炎症与免疫研究炎症反应监测：通过标记免疫细胞或炎症因子，实时观察炎症过程和免疫细胞浸润。
自身免疫性疾病研究：追踪免疫细胞在器官中的迁移和活化状态，研究疾病发病机制。
干细胞与再生医学干细胞追踪：标记干细胞或其分泌的外泌体，研究其在组织修复和再生中的作用。
组织工程：监测组织工程支架中的细胞生长和血管化过程。
三、技术挑战与未来方向
技术挑战荧光探针性能：需开发高亮度、长波长发射、低毒性的NIR-II荧光探针。
成像深度与分辨率平衡：需优化成像系统参数，进一步提升深层组织成像质量。
多模态融合：需解决不同成像模态之间的空间和时间配准问题。
未来方向临床转化：推动NIR-II成像技术从基础研究向临床应用转化，如肿瘤手术导航、心血管疾病诊断等。
人工智能结合：利用深度学习算法提升图像分析效率和准确性。
新型成像技术开发：如光声-NIR-II双模态成像、超分辨NIR-II成像等。
NIR-II近红外二区成像技术凭借其独特的光学特性，为小动物活体成像提供了强大的工具。未来，随着荧光探针、成像系统和数据分析技术的不断进步，NIR-II成像将在生物医学研究中发挥更加重要的作用，推动疾病机制解析、药物研发和临床诊疗的创新发展。