图1. AIE材料用于长波长NIR-II的大体积动物活体荧光成像

香港科技大学唐本忠院士和浙江大学钱骏教授报道了高亮度和高稳定的NIR-II AIE材料实现大体积动物的活体功能成像，包括大鼠活体脑部血管大深度显微成像，可视化的脑卒中成像和主要器官（胃肠道和膀胱）显影等（图1）。在该研究工作中，作者设计并合成了一种NIR-II发光的AIE分子BPN-BBT（图2），该分子的结构简单，其分子量只有780，有利于大规模生产。分子的核心部分是一个平面的共轭结构，因此具有很高的摩尔消光系数（3.02 × 10⁴ L mol^-1 cm^-1）；同时可以自由运动的苯环和萘环取代基赋予了典型的聚集诱导发光（AIE）特性，使组装成的纳米颗粒具有很高的荧光量子产率（5.7%）。通过FDA认证安全无毒的双极性分子（Pluronic F-127）对BPN-BBT进行修饰包覆，获得了具有优异生物相容性和稳定性的AIE纳米颗粒，适合活体成像应用。

图2. 具有强吸收和高亮度的NIR-II AIE分子及其组装成高稳定的纳米颗粒

由于AIE纳米颗粒具有很宽的发射光谱范围，作者研究了不同波段（900, 1000, 1100, 1200 nm以上）的荧光特性（图3）。虽然荧光量子产率随着波段的红移而降低，脑部血管成像的空间分辨率和信噪比却随着波段范围的红移而明显提高，即利用1200 nm以上的部分发光可以实现好的成像效果。这主要是由于生物组织的散射随着波长的红移而迅速降低造成的。作者进一步研究了大鼠脑血管的长波长NIR-II（>1200 nm）荧光成像（图4）。尾静脉注射AIE纳米颗粒至大鼠体内后在793 nm光激发下，利用NIR-II荧光显微成像系统获得了高对比度的大鼠脑血管NIR-II荧光成像，在700 µm深度仍然可以清晰地观测到直径约为9.1 µm的毛细血管，是目前大鼠脑部血管造影的结果。

图3. 不同波段范围的大鼠脑部血管成像结果对比

图4.大鼠脑部不同深度与大视野脑血管的活体长波长NIR-II荧光显微成像

作者进一步建立了大鼠的脑卒中模型，即在大鼠颈动脉内放入线栓，造成颈部动脉内膜的损伤，进而使该区域血液流动发生变化，激活凝血系统促进血小板的凝集而阻塞血管形成血栓。作者利用NIR-II荧光显微成像实时观测了大鼠脑卒中的形成过程，并对血栓形成前后的同一个脑血管区域进行NIR-II荧光成像并进行对比，可以明显地看到血栓的部位（图5）。该结果说明NIR-II AIE材料可以有效地监测大动物脑部疾病的早期形成和发展过程。

图5. 实时监测大鼠脑部血栓形成前后的血管结构变化