研究背景介绍
碳纳米材料自富勒烯、碳纳米管、石墨烯相继被发现以来，凭借其独特的光学、化学及机械特性，成为生物医学领域的研究热点。生物成像技术作为解析生命活动机制、诊断疾病及评估治疗效果的核心工具，长期面临深层组织成像分辨率低、背景干扰强的瓶颈。《Chemical Reviews》发表的这项综述性研究，系统探索了富勒烯、单壁碳纳米管（SWCNTs）、石墨烯、碳点、纳米金刚石等碳纳米材料在生物成像中的应用，尤其聚焦SWCNTs的NIR-II荧光成像潜力，通过表面功能化修饰解决生物相容性难题，为突破深层组织成像限制提供了创新方案。
核心挑战：深层成像与材料应用的双重瓶颈
研究人员在探索碳纳米材料生物成像应用时，面临双重核心挑战：一是成像技术瓶颈，传统可见光及NIR-I窗口成像面临严重的光子散射与组织自体荧光干扰，导致成像深度浅、分辨率低，难以满足脑部血管、肿瘤微血管等深层结构的精准观测需求；二是材料应用瓶颈，碳纳米材料的疏水性、生物相容性不足，表面功能化后易团聚，且SWCNTs等材料的NIR-II荧光量子产率较低（0.1-1%），易受环境因素淬灭，制约了成像信号的稳定性与亮度。此外，碳纳米材料的体内代谢清除缓慢，长期滞留可能引发的生物安全性问题也需重点解决。
前沿技术路径与科辰星飞解决方案
论文提出的核心技术路径围绕碳纳米材料的优化与成像技术的创新展开：一方面，通过非共价表面功能化（如PL-PEG修饰、DNA包裹）保留碳纳米材料的固有光学特性，提升生物相容性与水溶性，避免免疫清除，延长体内循环时间；另一方面，利用SWCNTs在NIR-II窗口的独特荧光发射能力，结合多模态成像技术（荧光、拉曼、光声），实现深层组织的高信噪比观测。其中，SWCNTs的NIR-II荧光成像技术是核心突破，其发射波长（1000-1700 nm）的光子散射仅为NIR-I窗口的1/10，组织穿透深度显著提升，且自体荧光干扰可忽略不计。
科辰星飞的系列活体成像产品完美匹配该技术路径的核心需求：NIR-Ⅱ AVIS 小动物近红外二区活体成像系统专为NIR-II前沿领域设计，搭载高灵敏度InGaAs检测器与优化的光学滤镜组，可精准捕捉1000-1700 nm波段的荧光信号，信噪比相比传统系统提升3倍以上，能高效捕捉SWCNTs等碳纳米材料的微弱荧光信号；LumiFLuor FS AVIS 全光谱动物活体成像系统支持从可见光到NIR-II的全光谱覆盖，兼容荧光、生物发光、X-Ray等多模态成像，与论文中探索的NIR-II成像与光热治疗、药物递送协同应用模式高度契合；LumiFluor AVIS X 6 小动物活体成像系统的模块化设计，可灵活扩展光谱拆分、多色成像功能，满足碳纳米材料多色成像、光谱分辨的需求；而LumiFluor AVIS Spectrum 小动物活体成像系统的真三维光学断层成像功能，能实现NIR-II信号的精准三维定位与定量分析，为肿瘤微血管分布、药物递送轨迹等研究提供精准数据支持。
利用科辰星飞NIR-Ⅱ AVIS系统开展同类研究的核心思路
- 第一步：碳纳米材料探针优化与兼容性验证——选择SWCNTs、碳点等合适的碳纳米材料，通过PL-PEG或DNA非共价修饰提升水溶性与生物相容性；利用科辰星飞系统的光谱扫描功能，验证探针在NIR-II窗口的荧光特性（激发/发射波长、量子产率），确保与成像系统的光谱匹配性
- 第二步：动物模型与成像参数校准——根据研究目标（如肿瘤成像、脑部血管成像）构建相应动物模型，利用系统的自动曝光优化功能，结合论文报道的最佳激发/发射波长组合（如SWCNTs的785 nm激发、1100-1400 nm发射），校准成像参数以获得最高信噪比
- 第三步：多模态成像方案设计——如需同步获取结构与功能信息，可通过LumiFLuor FS AVIS系统融合NIR-II荧光成像与X-Ray成像，实现功能信号与解剖结构的精准对应；若需分子靶向成像，可将功能化碳纳米材料与靶向配体（如RGD肽、抗体）偶联，通过系统的高分辨率成像模块捕捉靶向结合后的特异性信号
- 第四步：动态成像与定量分析——借助系统的时间序列成像功能，实现生物体内目标区域的长期动态追踪（如肿瘤生长监测、药物递送过程），通过内置定量分析模块，精准计算荧光强度、信号分布、血管密度等关键参数，为研究提供量化数据支持
- 第五步：结果验证与优化——参考论文中的成像标准，通过组织切片、体外荧光检测等方法验证活体成像结果的准确性；利用系统的参数调整功能（如曝光时间、增益调节），进一步优化成像质量，减少非特异性信号干扰
关键成果与科学意义
碳纳米材料的NIR-II荧光成像为深层生物组织观测提供了前所未有的分辨率与穿透深度，其在生物相容性、多模态集成及靶向递送方面的优势，推动了生物成像从‘结构观测’向‘功能解析’与‘精准治疗’的跨越。
这项研究的核心科学意义在于突破了传统成像技术的深度与分辨率限制，首次实现了非侵入式脑部血管、肿瘤微血管的高清晰成像，为神经科学研究、肿瘤诊断与治疗评估提供了新工具。同时，研究系统验证了碳纳米材料经表面功能化后的生物相容性与安全性，为其在体内长期应用奠定了基础；建立的成像与治疗协同模式，更是推动了精准医疗的发展，使‘成像引导治疗’成为可能。
此类前沿研究的开展，离不开高性能活体成像系统的支撑。科辰星飞作为专业的活体成像解决方案提供商，通过系列化、高性能的成像产品，将顶刊研究中的先进技术转化为可落地的科研工具。无论是碳纳米材料的基础成像研究，还是深层组织的功能解析、精准治疗评估，科辰星飞的活体成像系统都能凭借高灵敏度、高分辨率、多功能集成的优势，助力科研人员攻克技术难题，加速生物成像与纳米医学领域的创新突破。