圖1. AIE材料用于長波長NIR-II的大體積動物活體熒光成像

香港科技大學唐本忠院士和浙江大學錢駿教授報道了高亮度和高穩定的NIR-II AIE材料實現大體積動物的活體功能成像，包括大鼠活體腦部血管大深度顯微成像，可視化的腦卒中成像和主要器官（胃腸道和膀胱）顯影等（圖1）。在該研究工作中，作者設計并合成了一種NIR-II發光的AIE分子BPN-BBT（圖2），該分子的結構簡單，其分子量只有780，有利于大規模生產。分子的核心部分是一個平面的共軛結構，因此具有很高的摩爾消光系數（3.02 × 10⁴ L mol^-1 cm^-1）；同時可以自由運動的苯環和萘環取代基賦予了**的聚集誘導發光（AIE）特性，使組裝成的納米顆粒具有很高的熒光量子產率（5.7%）。通過FDA認證安全無毒的雙極性分子（Pluronic F-127）對BPN-BBT進行修飾包覆，獲得了具有**生物相容性和穩定性的AIE納米顆粒，適合活體成像應用。

圖2. 具有強吸收和高亮度的NIR-II AIE分子及其組裝成高穩定的納米顆粒

由于AIE納米顆粒具有很寬的發射光譜范圍，作者研究了不同波段（900, 1000, 1100, 1200 nm以上）的熒光特性（圖3）。雖然熒光量子產率隨著波段的紅移而降低，腦部血管成像的空間分辨率和信噪比卻隨著波段范圍的紅移而明顯提高，即利用1200 nm以上的部分發光可以實現好的成像效果。這主要是由于生物組織的散射隨著波長的紅移而迅速降低造成的。作者進一步研究了大鼠腦血管的長波長NIR-II（>1200 nm）熒光成像（圖4）。尾靜脈注射AIE納米顆粒至大鼠體內后在793 nm光激發下，利用NIR-II熒光顯微成像系統獲得了高對比度的大鼠腦血管NIR-II熒光成像，在700 μm深度仍然可以清晰地觀測到直徑約為9.1 μm的毛細血管，是目前大鼠腦部血管造影的結果。

圖3. 不同波段范圍的大鼠腦部血管成像結果對比

圖4.大鼠腦部不同深度與大視野腦血管的活體長波長NIR-II熒光顯微成像

作者進一步建立了大鼠的腦卒中模型，即在大鼠頸動脈內放入線栓，造成頸部動脈內膜的損傷，進而使該區域血液流動發生變化，激活凝血系統促進血小板的凝集而阻塞血管形成血栓。作者利用NIR-II熒光顯微成像實時觀測了大鼠腦卒中的形成過程，并對血栓形成前后的同一個腦血管區域進行NIR-II熒光成像并進行對比，可以明顯地看到血栓的部位（圖5）。該結果說明NIR-II AIE材料可以**地監測大動物腦部疾病的早期形成和發展過程。

圖5. 實時監測大鼠腦部血栓形成前后的血管結構變化