近红外荧光探针 NIR-2 在活体成像中的优势与进展
2026-10-09 · 专业著作 · 百灵威授权转载
活体成像想在动物体内看得更深、更清楚，难点往往不在光学系统，而在光本身：可见光波段的激发与发射会被血红蛋白、水和脂质明显吸收和散射，组织自发荧光又容易把微弱信号淹没。近红外荧光探针因此成为活体成像的主力工具，NIR-2 这类探针的讨论也集中在这个波段优势上。
一、为什么要把波段移到近红外
生物组织对近红外光的吸收和散射相对较低，同一波段的组织自发荧光本底也小得多，因此相同亮度下，近红外信号更容易从背景中分离出来。好处大致可以归纳为三点：穿透深度更大，适合皮下、腹腔等常规成像部位；背景更干净，弱信号也有被识别的机会；光毒性更低，便于需要多次、长时间观察的动态实验。对于样品量有限或需要纵向追踪同一只动物的研究，近红外方案的适配度通常更高。
二、NIR-2 这类探针通常具备什么特点
名称中的编号多来自供应商的目录体系，不同来源的 NIR-2 可能对应不同的化学骨架与规格，因此实际激发与发射波长、摩尔消光系数、荧光量子产率、溶解性和推荐溶剂，都应以当批说明书与 COA 为准，不宜按名称推断。从设计思路看，这一类探针多数在近红外区有吸收和发射，分子量适中，并带有可偶联的活性基团，如活性酯、马来酰亚胺或点击化学基团，便于连接抗体、多肽或小分子配体；同时常引入磺酸基或聚乙二醇链来提高水溶性和体内稳定性。
三、从标记到成像的关键环节
做标记时先确认探针的活性基团与目标分子的氨基或巯基是否匹配，控制投料比，避免过度标记造成蛋白失活或聚集；偶联后要用合适的脱盐或凝胶过滤手段除去游离染料，否则残留染料会明显抬高背景。储存按说明书要求避光、干燥、分装冻存，减少反复冻融，工作液现配现用。成像环节要关注麻醉与体温维持、注射体积与给药途径，以及激发光功率密度，功率越高信号越强，但漂白与热效应也随之增加，需要在信噪比和样品状态之间取平衡。
四、结果判读与常见误区
活体成像的读数经过多个环节，很容易把非特异信号当成阳性结果。毛皮、饲料和垫料都可能带荧光，建议设置同品系、同处理的对照动物，并采集未标记组或阻断组的图像作为参照。定量时优先关注靶与非靶的信号比及其随时间的变化趋势，而不是单张图像的亮度。条件允许时，用离体器官成像或组织切片验证信号来源，结论才站得住。近红外波段的自发荧光较低，但并不等于没有，高功率长时间采集时背景抬升仍会出现。
五、这类探针的进展方向
近年来的进展主要朝几个方向走：一是把发射波长继续向长波推进，以换取更低的散射和更小的本底；二是做成可激活探针，让荧光只在遇到特定酶、pH 或活性物种时才亮起，从而反映生理状态而不只是富集程度；三是多通道与多模态结合，把近红外通道与 CT、超声或光声成像联用，兼顾灵敏度与解剖定位；四是改善靶向性与代谢清除，让成像窗口更稳定、背景消退更快。
小结
一句话：近红外探针的价值是用更低的组织背景换取更深的成像深度，选型与用量应依据说明书和对照实验，而不是名称编号。
记住：核对当批说明书与 COA、避光分装少冻融、设置同品系对照、用离体或切片结果验证信号来源。
一、为什么要把波段移到近红外
生物组织对近红外光的吸收和散射相对较低，同一波段的组织自发荧光本底也小得多，因此相同亮度下，近红外信号更容易从背景中分离出来。好处大致可以归纳为三点：穿透深度更大，适合皮下、腹腔等常规成像部位；背景更干净，弱信号也有被识别的机会；光毒性更低，便于需要多次、长时间观察的动态实验。对于样品量有限或需要纵向追踪同一只动物的研究，近红外方案的适配度通常更高。
二、NIR-2 这类探针通常具备什么特点
名称中的编号多来自供应商的目录体系，不同来源的 NIR-2 可能对应不同的化学骨架与规格，因此实际激发与发射波长、摩尔消光系数、荧光量子产率、溶解性和推荐溶剂，都应以当批说明书与 COA 为准，不宜按名称推断。从设计思路看，这一类探针多数在近红外区有吸收和发射，分子量适中，并带有可偶联的活性基团，如活性酯、马来酰亚胺或点击化学基团，便于连接抗体、多肽或小分子配体；同时常引入磺酸基或聚乙二醇链来提高水溶性和体内稳定性。
三、从标记到成像的关键环节
做标记时先确认探针的活性基团与目标分子的氨基或巯基是否匹配，控制投料比，避免过度标记造成蛋白失活或聚集；偶联后要用合适的脱盐或凝胶过滤手段除去游离染料，否则残留染料会明显抬高背景。储存按说明书要求避光、干燥、分装冻存，减少反复冻融，工作液现配现用。成像环节要关注麻醉与体温维持、注射体积与给药途径，以及激发光功率密度，功率越高信号越强，但漂白与热效应也随之增加，需要在信噪比和样品状态之间取平衡。
四、结果判读与常见误区
活体成像的读数经过多个环节，很容易把非特异信号当成阳性结果。毛皮、饲料和垫料都可能带荧光，建议设置同品系、同处理的对照动物，并采集未标记组或阻断组的图像作为参照。定量时优先关注靶与非靶的信号比及其随时间的变化趋势，而不是单张图像的亮度。条件允许时，用离体器官成像或组织切片验证信号来源，结论才站得住。近红外波段的自发荧光较低，但并不等于没有，高功率长时间采集时背景抬升仍会出现。
五、这类探针的进展方向
近年来的进展主要朝几个方向走：一是把发射波长继续向长波推进，以换取更低的散射和更小的本底；二是做成可激活探针，让荧光只在遇到特定酶、pH 或活性物种时才亮起，从而反映生理状态而不只是富集程度；三是多通道与多模态结合，把近红外通道与 CT、超声或光声成像联用，兼顾灵敏度与解剖定位；四是改善靶向性与代谢清除，让成像窗口更稳定、背景消退更快。
小结
一句话：近红外探针的价值是用更低的组织背景换取更深的成像深度，选型与用量应依据说明书和对照实验，而不是名称编号。
记住：核对当批说明书与 COA、避光分装少冻融、设置同品系对照、用离体或切片结果验证信号来源。
