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  由于缺乏足夠的靈敏度和分辨率以及可靠的生物標志物，目前大約50%的癌癥只有在晚期才被發現；目前臨床可用的診斷成像方式，如計算機斷層掃描(CT)，磁共振成像(MRI)和正電子發射斷層掃描(PET)等，其極限成像尺寸約為1毫米，而1毫米的微小病變就已經含有約10⁵-10⁶個腫瘤細胞。當腫瘤發生轉移或者復發時，其惡性病變往往是極小的，目前臨床的檢測技術難以實現精準的檢測。所以在早期準確地發現微小的惡性病變仍然是癌癥診斷和治療的一大挑戰。

圖1. Ir-D在不同pH和pO2條件下的形貌和光學性質表征。

圖2. 酸敏感納米探針的細胞響應性成像和活體腫瘤特異性成像。

圖3. Ir-D納米探針對體內癌細胞、小腫瘤以及微小轉移結節的檢測。

  作者通過皮下植入一定數量的H22癌細胞模型，進一步評估Ir-D的成像靈敏度。在小鼠背部植入不同數量的活H22細胞后，靜脈注射Ir-D，并在預定時間點對小鼠進行成像。可以觀察到，與注射PBS的小鼠相比，注射Ir-D的小鼠細胞在8 h時在該區域有明顯的磷光信號。并且僅注射數百個癌細胞的小鼠的信號強度比PBS組平均高約2.0倍。此外，注射后8 h注射細胞區信號強度與注射細胞數相關。為了進一步評價Ir-D在檢測早期微小腫瘤病變中的靈敏度，作者通過將腫瘤細胞類器官原位植入到小鼠乳腺中構建了早期腫瘤的動物模型。并在模型建立成功后，將Ir-D靜脈注射到小鼠體內對動物進行成像。結果顯示，植入微小腫瘤的乳腺部位具有明顯的磷光成像信號。組織切片H&E染色證實癌細胞類器官位于乳腺內，大小為260×290 μm。冷凍切片的CLSM圖像也顯示，植入的類器官的區域有明顯的探針信號。

圖4.體內外成像的對比度和穿透深度的提升研究。

  最后，作者進一步評估Ir-D納米探針的信號穿透性，富集Ir-D探針后的腫瘤離體成像表明Ir-D的光信號可以穿透7-10 mm的組織深度，并且在深近紅外波段（800-850 nm和850-900 nm）的信號在深度組織（7-10 mm）成像時穿透性要明顯高于近紅外波段（700-750nm和750-800nm）。作者在利用Ir-D對荷瘤小鼠在不同波長發射區域進行全身成像時，觀察到隨著信號收集區域轉移到深近紅外區域，背景信號明顯減少；同時，將信號收集波長增加到深近紅外區時，信噪比顯著升高。在對乳腺癌肺轉移模型離體成像的結果進行分波段分析時發現，在650-900 nm檢測范圍內的肺轉移病灶成像顯示出最佳的對比度和分辨率。這些結果表明，所報道的深近紅外探針通過將成像波長范圍擴大到深近紅外區域，可以顯著提高乏氧成像的對比度。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212231