综述：近红外二区活体荧光成像应用进展

（编辑推荐）本综述系统阐释了NIR-II（1000–1700 nm）荧光成像技术突破性优势：通过红移发射波长、调控D-A（供体-受体）电子结构及金属配位协同表面工程三大策略优化探针性能，实现跨尺度（宏观/介观/微观）活体结构-功能可视化，在肿瘤诊疗一体化（theranostics）、术中导航及多模态成像中展现变革潜力，尤其推动"微创诊断-治疗-监测"闭环式光动力治疗（PDT）平台发展。

　　

近红外二区荧光成像：照亮生命科学的深层密码

The safety characteristics of NIR-II excitation light

近红外二区（NIR-II, 1000–1700 nm）光源的安全优势源于其长波长特性：相较于可见光（400 nm）和NIR-I（700–900 nm），NIR-II显著降低组织吸收散射，穿透深度提升3–5倍（图1a）。这种"光学透明窗"效应配合极低的自发荧光背景，使得成像分辨率突破至<10 μm级，同时避免短波长光子的光毒性风险，为长时程活体观测奠定基础。

Design strategy of NIR-II fluorescence probes

探针设计呈现多尺度创新：

1. 分子工程红移策略：通过拓展π共轭体系（如稠环芳烃）或引入强吸电子基团（如苯并噻二唑），将发射波长推至NIR-IIb（1500–1700 nm）甚至NIR-III（>1700 nm）窗口；

2. D-A结构调控：优化供体（D）-受体（A）电子耦合度，产生>300 nm的斯托克斯位移，有效消除激发光干扰；

3. 金属配位协同表面修饰：稀土纳米颗粒（如Er³⁺掺杂）通过f-f跃迁实现窄带发射，而金纳米簇表面接枝聚乙二醇（PEG）可同时增强生物相容性和肿瘤靶向性。

NIR-II in vivo imaging

该技术实现三大维度突破：

• 宏观尺度：实时追踪全身药物代谢，如Cy7.5衍生物在肝肠循环中的动态分布；

• 介观尺度：解析阿尔茨海默症模型小鼠脑内β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块的空间演化；

• 微观尺度：单量子点标记技术揭示肿瘤细胞外泌体跨血管迁移的亚细胞过程。

Summary and prospect

尽管NIR-II成像在肿瘤光热协同治疗（PTT/PDT）中已实现"诊疗监"闭环（如D1探针诱导免疫原性细胞死亡ICD），临床转化仍面临三大挑战：探针代谢动力学不明确、多器官靶向性不足、长期生物安全性待验证。未来突破点在于开发可降解型有机半导体聚合物（如DPP衍生物），并探索NIR-IIc（>1700 nm）与太赫兹波的跨模态融合。

CRediT authorship contribution statement

团队协作彰显交叉学科特色：墨子团队（上海理工大学健康科学与工程学院）在分子设计（Miao Zou）、生物验证（Yaxuan Wang）及设备集成（Jinlong Jiao）形成闭环创新链，国家重点研发计划（2023YFF1103600）为技术转化提供支撑。