X‐ray-Induced Shortwave Infrared Biomedical Imaging Using Rare- Earth Nanoprobes 

使⽤（Princeton Instruments，NIRvana 640 InGaAs相机）稀⼟纳⽶探针进⾏X射线诱导的短波红外⽣物医学成像

一、短波红外SWIR（1000-2300nm）与近红外NIR（700-1000nm）成像相比有更高的分辨率和更深的组织深度

稀⼟掺杂纳⽶探针（REs）最近显示出SWIR分⼦成像的巨⼤前景；4REs是⽆机纳⽶粒⼦，由镧系元素掺杂的主体材料组成，被⾮掺杂的外壳包围。 这些核 – 壳纳⽶结构RE具有许多有利的成像特性，包括出⾊的光稳定性，具有⼤斯托克斯位移（> 100纳⽶）的 可调谐发光和明亮的SWIR发光。研究表明，SWIR具 有出⾊的时间和空间分辨能⼒，可⽤于跟踪纳⽶粒⼦的⽣物分布，⾎管图谱和肿瘤检测，实验架构如下图所示。

二、⽤靶向剂和抗体对X射线可激发探针的进⼀步 修饰将扩展X射线发光在深部组织分⼦和细胞成像中的应⽤

X射线能够使各种纳⽶材料的发光中心、特定波长被激发，特别是荧光纳⽶材料（例如⾦属 – 有机⻣骨架，纳⽶团簇，辐射发光纳⽶荧光体）；X射线的使⽤允许探针基本上在任何深度被激发，消除了由组织⾃发荧光产⽣的背景信号，并且简化了⽤于光学断层摄影的图像重建。如下图a使⽤耦合到光谱仪的SWIR检测器（NIRvana 640， Princeton Instruments）从RE制剂中观察到在1525nm处 的Er掺杂剂的SWIR发射。对RE进⾏⾼能量，320kVp的X射线照射，并随时间监测SWIR信号强度。 REs表现出优异的光学稳定性， 这些结果证实RE对于重复的X-IR成像的适用性，并且信号损失最⼩（如图b，检测到X射线剂量与强度的变化）。

三、模拟肿瘤标记X-IR成像

将PEG修饰的RE和Matrigel的混合物⽪ 下注射到⼩⿏的后侧腹中，模拟肿瘤内含物评估X-IR 的对⽐能⼒；与依 赖于纯X射线或光学⽅法的传统成像技术相⽐， X射线光⼦的最⼩组织⾃发荧光和更深的穿透深度都提供了对 X-IR的SNR的显着改善，与传统的X射线透视相⽐，X射线发光可以将成像的 SNR提⾼200％以上，⽬前的⼯作重点是评估X-IR相对 于传统的NIR-的性能；不得不说的是对于远端淋巴结而言，突出了X-IR 对敏感成像应⽤的出⾊信噪⽐。

X-IR解析淋巴结构细节的能⼒突出了RE对局部疾病变成像的潜⼒。 结合分⼦靶向策略，通过筛查癌症转移期间的淋巴结受累，可⽤于快速评估肿瘤侵袭性，与其他结合成像技 术（如核/ CT，核/磁共振或CT /荧光分⼦断层扫描）的成像⽅法不同，X-IR成像不依赖于两个独⽴的成像设备，⽽是结合了X射线和光学两者的优点。