I. Princípios fundamentais

O microscópio de imagem fluorescente de infravermelho próximo é baseado em marcação fluorescente e tecnologia de detecção óptica, cujos princípios fundamentais são os seguintes:

Excitação e emissão: Usando uma sonda de fluorescência na amostra de excitação de luz infravermelha próxima de comprimentos de onda específicos (geralmente 650-1700nm) (por exemplo, tinturas infravermelhas próximas, pontos quânticos, etc.), a sonda passa para o estado de excitação após absorver a energia da luz e emite fluorescência infravermelha próxima de comprimentos de onda mais longos quando retorna ao estado base.

Captura de sinal: detectores de alta sensibilidade, como câmeras InGaAs ou tubos fotomultiplicadores, capturam sinais fluorescentes, eliminam ruído de fundo através de filtros e geram imagens com amplificação e processamento digital do sinal.

Imagem profunda: a luz infravermelha próxima tem um baixo coeficiente de dispersão e forte penetração nos tecidos biológicos e pode penetrar em profundidades de milímetros a centímetros para obter imagens de tecidos profundos vivos.

II. Vantagens únicas

Capacidade de penetração de tecidos profundos

A duração da decadência da luz infravermelha próxima nos tecidos biológicos é significativamente melhor do que a luz visível e pode penetrar tecidos profundos, como a pele, os músculos, e é adequada para a detecção de tumores vivos, imagens vasculares e pesquisas em ciências cerebrais. Por exemplo, a atividade neural e a dinâmica da rede vascular podem ser observadas em imagens cerebrais.

Alta relação sinal-ruído e baixa fluorescência espontânea

Os tecidos biológicos têm fluorescência espontânea extremamente fraca na faixa de infravermelho próximo, baixo ruído de fundo e uma melhoria significativa na relação sinal-ruído da imagem (SNR). Esta característica é especialmente crítica no diagnóstico precoce do tumor, permitindo uma clara distinção entre lesões pequenas e tecidos normais.

Alta sensibilidade e monitoramento em tempo real

A imagem de fluorescência por infravermelho próximo detecta sinais de fluorescência de baixo nível até Pimol, suportando monitoramento dinâmico em tempo real. No desenvolvimento de medicamentos, a distribuição de medicamentos no corpo e os processos metabólicos podem ser rastreados para avaliar a eficácia.

Fusão multimodal e expansão funcional

Pode ser combinado com tecnologias como microscópio confocal e imagem fotosónica para realizar análise estrutural-funcional sinergica. Por exemplo, a combinação com a tecnologia de excitação multifotônica melhora ainda mais a profundidade e a resolução da imagem.

Sem radiação e biossegurança

Em comparação com a imagem de raios-X ou isótopos radioativos, a imagem de fluorescência de infravermelho próximo não possui radiação ionizante e é pequena para danos ao organismo e é adequada para estudos vivos a longo prazo.

III. Aplicações

Biomedicina: diagnóstico precoce de tumores, imagens vasculares, pesquisa neurocientífica.

Ciência dos materiais: detecção de defeitos de semicondutores, análise da estrutura de polímeros.

Agricultura e Alimentação: Monitoramento do crescimento das culturas, detecção da poluição alimentar.