I. principes fondamentaux

Le microscope d'imagerie par fluorescence proche infrarouge est basé sur le marquage Fluorescent et la technologie de détection optique, dont les principes de base sont les suivants:

Excitation et émission: les sondes fluorescentes (telles que les colorants dans le proche infrarouge, les points quantiques, etc.) dans un échantillon sont excitées à l'aide de la lumière dans le proche infrarouge à une longueur d'onde spécifique (généralement 650 - 1700 nm), la sonde passe à l'état excité après avoir absorbé l'énergie lumineuse et émet une Fluorescence dans le proche infrarouge à une longueur d'onde plus longue lorsqu'elle retourne à l'état fondamental.

Acquisition du signal: les détecteurs à haute sensibilité tels que les caméras InGaAs ou les photomultiplicateurs capturent le signal fluorescent, éliminent le bruit de fond à l'aide de filtres, puis produisent des images par amplification du signal et traitement numérique.

Imagerie profonde: la lumière proche infrarouge a un faible coefficient de diffusion et une forte pénétration dans les tissus biologiques, peut pénétrer à des profondeurs de l'ordre de quelques millimètres à centimètres, permettant une imagerie des tissus profonds vivants.

II. Avantages uniques

Capacité de pénétration des tissus profonds

La lumière proche infrarouge dans les tissus biologiques est significativement plus longue que la lumière visible, peut pénétrer la peau, les muscles et d'autres tissus profonds, convient à la détection de tumeurs vivantes, à l'imagerie vasculaire et à la recherche scientifique sur le cerveau. Par exemple, l'activité neuronale et la dynamique du réseau vasculaire peuvent être observées en Imagerie cérébrale.

Rapport signal / bruit élevé et faible Fluorescence spontanée

La fluorescence spontanée des tissus biologiques dans la bande proche infrarouge est extrêmement faible, le bruit de fond est faible et le rapport signal / bruit image (SNR) est considérablement amélioré. Cette propriété est particulièrement critique dans le diagnostic précoce des tumeurs et permet de distinguer clairement les lésions microscopiques des tissus normaux.

Haute sensibilité et surveillance en temps réel

L'imagerie par fluorescence proche infrarouge peut détecter des signaux de fluorescence aussi bas que l'ordre du picomole, ce qui permet une surveillance dynamique en temps réel. Dans la recherche et le développement de médicaments, la distribution des médicaments dans le corps et les processus métaboliques peuvent être suivis pour évaluer l'efficacité.

Fusion multimodale et extension fonctionnelle

Il peut être combiné avec des techniques telles que la microscopie confocale, l'imagerie photoacoustique et d'autres pour réaliser une analyse synergique Structure - fonction. Par exemple, en combinaison avec la technologie d'excitation Multiphoton, la profondeur et la résolution d'imagerie sont encore améliorées.

Absence de rayonnement et biosécurité

Par rapport à l'imagerie par rayons X ou radio - isotopes, l'imagerie par fluorescence proche infrarouge n'a pas de rayonnement ionisant et présente peu de dommages aux organismes vivants, ce qui convient aux études sur des organismes vivants à long terme.

Iii. Scénarios d'application

Biomédical: diagnostic précoce des tumeurs, imagerie vasculaire, recherche en neurosciences.

Science des matériaux: détection des défauts des semi - conducteurs, analyse des structures polymères.

Agriculture et alimentation: surveillance de la croissance des cultures, détection de la contamination des aliments.