近年來，具有高的生物組織穿透深度的近紅外光被廣泛的應(yīng)用于各種生物成像中。相比于可見光（450-650 nm）與近紅外一區(qū)光（650-950 nm，NIR-I），近紅外二區(qū)光（950-1700 nm，NIR-II）在生物組織內(nèi)的受到的吸收和散射更小，且生物組織的背景熒光更弱。這使得基于NIR-II區(qū)的生物成像技術(shù)備受關(guān)注。其中，相比于其它成像技術(shù)，光學相干層析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）具有無損、成像深度大、以及成像分辨率高等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學診斷和研究。然而，由于生物組織的折射率差別較小，使得OCT成像質(zhì)量的對比度較低，限制了其成像靈敏度。提升OCT成像質(zhì)量的一個**途徑是添加具有高光散射截面的外源造影劑。等離激元（Surface Plasmon：SP）金屬納米結(jié)構(gòu)處于共振激發(fā)時，表現(xiàn)出高的光散射截面，使其成為了備受關(guān)注的NIR-II區(qū)OCT造影劑。目前，用于NIR-II區(qū)OCT造影劑的SP納米結(jié)構(gòu)主要以金納米結(jié)構(gòu)為主（如金納米棒、金納米殼、金三角板、金納米環(huán)和金納米雙錐等）。與同尺寸的金納米結(jié)構(gòu)相比，銀納米結(jié)構(gòu)具有更窄的SP共振峰寬和更高的光散射截面，使其在做為OCT成像造影劑方面具有更大的優(yōu)勢。然而，目前已有的銀納米結(jié)構(gòu)的SP共振峰位很難調(diào)節(jié)至NIR-II區(qū)。另一方面，銀納米結(jié)構(gòu)的細胞毒性和不穩(wěn)定性，更是限制了其在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。

針對上述問題，中國中山大學電子與信息工程學院鄧少芝教授研究團隊通過兩步濕法化學生長法，制備了一種高長徑比（> 8）的SP銀納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)（AgNR@mSiO₂）。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)為核殼結(jié)構(gòu)：由外延生長于金納米雙錐的銀納米棒做為核、由均勻的介孔二氧化硅包覆層做為殼層。由于其高的長徑比，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SP共振峰位于1330 nm，并表現(xiàn)出大的光散射截面（3.7×10⁵ nm²），為目前已報道的OCT納米造影劑的**值。同時，介孔二氧化硅殼層的存在，隔絕了銀納米棒與外界環(huán)境的接觸，使得異質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性和穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，研究團隊與中山大學生物醫(yī)學工程學院周建華教授課題組展開合作，將AgNR@mSiO₂納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)做為造影劑，應(yīng)用于OCT增強成像。體外模型成像的實驗結(jié)果表明，在中心波長為1310 nm的成像激光照明下，AgNR@mSiO₂納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)可**提高OCT的成像對比度與成像深度。進一步，由于該異質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)秀的生物相容性，采用魚眼和雞動脈血管做為體內(nèi)動物實驗?zāi)Ｐ停瑯荧@得了**的NIR-II區(qū)OCT成像。

研究者相信，此項研究展示了銀基SP納米結(jié)構(gòu)作為NIR-II區(qū)OCT成像造影劑的優(yōu)勢，從而為發(fā)展基于散射成像的NIR-II區(qū)**成像造影劑提供了新的思路。相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Optical Materials (DOI: 10.1002/adom.202000384)上。