近红外荧光双模态成像在肿瘤诊疗研究中的应用
目前，近红外（NIR，650-1700 nm）成像已成为肿瘤诊断的有力方法，尤其是近红外一区（NIR-I，650-950 nm）荧光成像因其高量子效率和良好的生物相容性而受到广泛关注。将NIR-I荧光成像与其他成像方式进行结合的双模态成像，在近几年也逐渐成为研究热点，因其能够克服传统单一成像方式的缺点，实现优势互补的协同成像效果，在肿瘤治疗诊断中具有巨大的应用潜力。
表1. 不同生物医学成像技术特性对比
将NIR-I荧光成像与其他成像方式进行结合，如与核医学成像（NMI）、磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）以及光声成像 （PAI）结合，可提供更加智能的解决方案。
中南大学曾文彬教授团队总结了近5年来与NIR-I荧光探针相关的肿瘤双模态成像研究进展，包括不同类型探针的设计策略和代表性案例。希望这篇分享能够引起相关领域研究人员的更多兴趣，为生物医学多模态成像在癌症诊断中的发展提供思路。- 近红外荧光成像/核医学成像（NIR-I/NMI）
NMI已被普遍用于癌症诊断，主要包括：单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层扫描（PET）。金属或非金属放射性核素通常用作示踪剂以生成图像，因此，商业化的 NMI 探针通常是放射性标记的分子。一些双模态成像技术，如PET/CT和PET/MRI，目前已被应用于临床，具有将功能信息与解剖学信息或软组织信息整合起来进行诊断评估的优势。然而，除了高辐射暴露和相关的健康风险问题，这些成像方案对癌症早期微小病变的诊断有困难，这阻碍了其进一步应用。
相比之下，NIR-I荧光成像具有高灵敏度但毒性显著降低的特点，与单一NMI 或其他以NMI为基础的双模态探针相比，NIR-I/NMI 探针能够以较低的剂量在肿瘤的早期诊断中提供更好的图像。NIR-I和NMI的结合可以克服单一模态成像的障碍，实现辐射负担小、穿透深度不受限制的成像结果。
图1. 利用双模态探针111In-Wazaby9-Trastu 对荷有HCC1954细胞HER-2+ 皮下肿瘤的小鼠进行NIR荧光成像和SPECT/CT成像。
图2. 利用一种具有内在荧光能力的NIR-I/PET双模态探针Dox-CuPoP对携带原位4T1乳腺肿瘤的小鼠进行体内PET成像（左）、荧光成像（右），可在荷瘤小鼠体内观察到探针积累；此外，在 665 nm光（200 J/cm2）照射下，用Dox-CuPoP进行化学光疗治疗可强烈抑制4T1原位肿瘤的生长。
- 近红外荧光成像/磁共振成像（NIR-I/MRI）
图3. 注射治疗性纳米复合材料MUCNPs@BPNs-Ce6后不同时间，Hela荷瘤小鼠体内肿瘤的MR图像（左）和MR信号强度（中）以及荧光图像（右）。结果表明，该探针可作为一种良好的诊疗剂，同步进行针对肿瘤的NIR-I/MRI成像以及提供高效的光动力治疗（PDT）和光热治疗（PTT）。
- 近红外荧光成像/光声成像（NIR-I/PAI）
图4. 注射AS-Cy-NO2后，4T1荷瘤裸鼠缺氧时的体内比率荧光成像（左）和光声成像（右）。
- 近红外荧光成像/计算机断层成像（NIR-I/CT）
随着技术的进步，除传统的二维荧光成像外，三维近红外荧光成像与CT的结合可最大程度发挥这两类成像方式的优势。例如，一种将三维近红外荧光断层扫描与CT相结合的多模态成像系统FLECT/CT，可以在单次采集过程中，同步收集活体小鼠深层组织的荧光与CT数据，进行全角度的3D断层成像，使结果更加接近体内真实情况，同时满足研究人员对精确定位与定量分析的需求，有助于快速筛选NIR-I/CT小分子探针及纳米探针。
图5. 对注射不同探针样品后24 h和48 h的LLC荷瘤小鼠进行3D荧光断层成像，对探针在肿瘤中的积累进行相对定量分析。
图6. 利用激光激发小鼠体内的NIR-I探针，FLECT/CT系统的探测器以环绕方式收集发射光信号：①随着机体位置的不断改变，完成从3D采集、重建到可视化分析的全方位扫描分析过程；②同轴一体的CT功能为荧光信号提供精确的解剖学参考；③与PET或SPECT相比，FLECT 技术可提供一种无放射性同位素标记的光学成像，在不损失灵敏度和准确度的情况下，有效提高安全性，同时降低成本。
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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8984032/
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