用于小动物活体的荧光-光热双模成像系统

doi:10.7503/cjcu20200640

摘要/Abstract

摘要：

报道了一种小动物活体荧光-光热双模成像系统, 其兼具荧光成像和热成像双功能, 具有成像灵敏度高、采集速度快(≤51 frame/s)、组织穿透深度大(近红外荧光成像时可达10 mm)以及0.1 ℃的热成像分辨率. 该系统不但能够实现小动物皮下肿瘤和深层组织/器官的荧光成像, 同时集成了热成像, 可实时监测光热治疗中的温度变化以及药物的控制释放过程, 有助于实现精准治疗.

关键词: 荧光成像, 热成像, 药物控制释放, 诊疗一体

Abstract:

This study reports a small animal in vivo fluorescence-photothermal dual-mode imaging system， which has dual functions of fluorescence imaging and thermal imaging. The system has high imaging sensiti- vity， fast acquisition speed（≤51 frame/s）， and large tissue penetration depth（near infrared fluorescence up to 10 mm during imaging）， and a thermal imaging resolution of 0.1 ℃. The system can not only achieve fluorescence imaging of small animal subcutaneous tumors and deep tissues/organs， but also integrates thermal imaging to monitor temperature changes in photothermal therapy in real time， as well as the controlled release process of drugs to achieve precise treatment.

Key words: Fluorescence imaging, Thermal imaging, Drug controlled release, Diagnosis and treatment integration

中图分类号:

O657

TrendMD:

陈宏达, 张婳, 王振新. 用于小动物活体的荧光-光热双模成像系统. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 725.

CHEN Hongda, ZHANG Hua, WANG Zhenxin. Development of Small Animals in vivo Fluorescence-photothermal Dual Mode Imaging System. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(3): 725.

图/表 7

Fig.1 Light path of imaging system(A) and photograph of imaging system(B)(B) 1. Image processing; 2. 435—810 nm laser; 3. 808/980 nm laser; 4. CMOS sensor; 5. filter; 6. isoflurane; 7. thermal camera; 8. X Y Z stage; 9. animal anesthesia machine.

Fig.2 UCL fluorescence spectrum and TEM image(inset) of UCNP(A), UCL images and pseudo?color images of UCNP at different concentrations at the excitation wavelength of 980 nm with laser power density of 0.5 W/cm2(B) and the corresponding signal intensity in (B)(C)

Fig.3 UCL images and pseudo?color images of UCL(A), DOX fluorescence imaging of fluorescence passed through chicken breast slices with different thicknesses(B) and the corresponding fluorescence signal intensities of (A) and (B)(C)

Fig.4 DOX fluorescence imaging(a, d), pseudo?color images(b, e) and thermal imaging(c, f) of UCNP@ PDA?DOX without(a—c) or with(d—f) 808 nm near infrared laser irradiation(A) and the corresponding fluorescence signal intensities and temperature data(B)

Fig.5 UCL imaging of the tumor sites(a) and liver(circles) sites(b) at different time after injection with UCNP@PDA?DOX(A), the corresponding fluorescence signal intensities of tumor sites(B) and liver sites(C)(0 h means pre?injection)

Fig.6 In vivo fluorescence images(a) and thermal images(b) of tumor sites with 808 nm NIR laser irradiation for 10 min after intravenous injection of UCNP@PDA?DOX at 4 h post?injection(A) and the corresponding fluorescence signal intensities and temperature data, respectively(B)

Fig.7 In vivo fluorescence images(a) and thermal image(b) of liver sites with 808 nm NIR laser irradiation for 10 min after intravenous injection of UCNP@PDA?DOX at 4 h post?injection(A) and the corresponding fluorescence signal intensities and temperature data, respectively(B)

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