[VIP第1年] 指数:3
提高空间分辨率和灵敏度目前，动物成像技术在不断追求更高的空间分辨率和灵敏度。例如，正电子发射断层扫描（PET）成像创新中，深度交互（DOI）测量技术在辐射传感器中的应用，有望在保持高空间分辨率的同时显著提高灵敏度16。通过开发基于新型半导体光电探测器（如硅光电倍增管SiPMs）的DOI探测器，可以实现亚毫米级的空间分辨率，接近PET成像的理论极限。这将使得对动物体内微小结构和生物过程的观测更加清晰和准确。小动物PET技术也面临着提高空间分辨率的挑战，新的探测器技术不断发展，有望降低空间分辨率的极限15。这将为研究动物体内的分子过程和疾病机制提供更精细的图像信息。荧光染料在动物成像中标记神经元的机制较为复杂。浙江微泡荧光染料
特异性结合：生物标志物靶向荧光探针是克服早期**检测困难的关键。例如，设计合成的双光子荧光探针（NP-C6-CXB）用于检测环氧合酶-2（COX-2）生物标志物。该荧光探针以萘酰亚胺为荧光基团，塞来昔布为靶向基团，在COX-2存在时，在溶液和*细胞中发出明亮的荧光，并且表现出很好的选择性。其荧光强度与*细胞中COX-2酶的含量成正比，为COX-2酶表达的**识别和切除提供了可视化工具29。基于塞来昔布和苯并吩噁嗪的近红外发射（700nm）荧光探针（NB-C6-CCB），用于检测细胞内高尔基体中COX-2酶。在COX-2高表达的肿瘤细胞或组织中，该探针发射出近红外荧光29。纳米载体的作用：聚合物纳米载体（胶囊、胶束和二氧化硅纳米颗粒）可作为荧光探针的载体，将荧光染料的“智能”特征整合到合成材料中。结合在pH值或光照射发生变化时会裂解的生物反应性成分，是成功设计此类载体的基础，这种载体具有在目标部位特异性加载和释放***剂的能力8。例如，从柿子果实中制备的高荧光氮掺杂碳点（PCDs），通过1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺耦合反应，将***药物阿霉素和吉西他滨固定在PCDs表面，形成PCDs@Dox和PCDs@Gem纳米杂化物，用于生物成像和caspase诱导的细胞凋亡应用30。中国台湾天津荧光染料噁嗪衍生物荧光染料由于其在动物神经成像方面的潜在应用价值，近年来受到了关注。
引入特定基团增加空间位阻：以一个兼顾光稳定性和水溶性的五甲川吲哚菁染料为母体，在中间共轭甲川直链引入氯原子和溴原子来增加染料分子的空间位阻，从而增强染料的光稳定性。由此合成出来了一系列新型近红外菁染料，且这类菁染料的斯托克斯位移大于普通多甲川菁染料24。引入大空间位阻基团提高光稳定性：设计合成的染料是以吲哚为母核，通过在母核的N原子上引入空间位阻大的苄基及其衍生物来提高染料的光稳定性。循环伏安测试表明，合成的五甲川吲哚菁染料相对于中间共轭链有环己烯的七甲川菁染料有更好的光稳定性，同时也证明在吲哚环N原子引入苄基及其衍生物确实比引入直链烷基有更好的稳定性24。
花色素类有机荧光染料：优势：以花色素为染料母核研发的长波长双光子荧光染料，具有良好的水溶性和光学性能可控的特点。如通过结构优化制备出的具有光学可调控羟基的多功能长波长荧光团LDOH-4，具有合适的pKa值、荧光量子产率、较长的吸收与发射波长和较大的双光子活性吸收截面，其荧光强度可通过羟基的保护与脱保护进行调控，在“***型”荧光探针设计及应用领域具有很好的前景17。应用场景：可用于生物环境中硝基还原酶及pH的高灵敏可视化检测，如细胞、组织和***成像研究。荧光开关在荧光探针、超分辨荧光成像及防伪等领域都有广泛的应用。
实时动态成像实时动态成像对于研究动物体内的生理和病理过程具有重要意义。通过将PET动态成像技术应用于高吞吐量多鼠成像方法，可以同时获取动态脑图像4。这为研究动物大脑的功能连接和神经活动提供了新的途径。动物成像技术还可以结合基因编码的神经调节工具，实现对动物大脑活动的实时监测和调控13。这将有助于深入了解动物的行为和认知过程，以及神经系统疾病的发生机制。四、标准化和质量控制小动物成像的标准化对于提高数据的有效性和可靠性至关重要。使用小动物成像设备的标准化，以及一般的动物处理，是确保数据可重复性和可靠性的关键14。例如，提供有效的小动物成像质量控制的指导，使用幻像建立质量控制计划，可以标准化多中心研究或多扫描仪的图像质量参数。在动物实验中，需要解决由于动物处理引起的额外复杂性，以确保标准化的成像程序。实施标准化的动物神经成像协议将促进动物群体成像努力以及元分析和复制研究，提高研究结果的可比性和可靠性。合成了一系列中位引入电子给体对氨基苯或对羟基苯的五甲川菁染料。吉林荧光染料Fluor 680
通过不同的连接方法将四种氨基菁染料通过反相微乳液共价封装在二氧化硅纳米颗粒内。浙江微泡荧光染料
肿瘤细胞成像：近红外荧光染料IR-780具备使多种肾透明细胞*细胞显像的能力，对正常肾胚上皮细胞则无此能力，可用于血液中肾透明细胞*细胞的特异性诊断。这为肿瘤细胞的检测和诊断提供了新的方法21。疾病标志物检测：设计合成的近红外荧光探针RB-Phenylacrylate(NOF1)，用于高选择性和高灵敏度检测半胱氨酸(Cys)，并成功应用于活细胞、斑马鱼和小鼠中半胱氨酸的近红外荧光成像检测。近红外荧光探针RB-Phenyldiphenylphosphinate(NOF2)用于过氧亚硝酸根的荧光成像，实现了活细胞和小鼠炎症模型中ONOO⁻的荧光成像检测。这些探针为疾病标志物的检测和成像提供了新的手段23。四、支持超分辨率成像新型近红外氧杂蒽荧光染料如KRhs，可用于超分辨率成像。KRhs显示出强烈的近红外发射峰，在700nm处具有高荧光量子产率，且在没有增强缓冲液的帮助下，表现出随机荧光开关特性，支持单荧光团的时间分辨定位。KRhs被功能化为KRh-MitoFix、KRh-Mem和KRh-Halo，分别具有线粒体、质膜和融合蛋白靶向能力，可用于活细胞中这些目标的超分辨率成像20。浙江微泡荧光染料
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