Die Fluoreszenzbildgebung ist in der biomedizinischen Bildgebung und der klinischen intraoperativen Navigation weit verbreitet. Wenn sich Fluoreszenz in biologischen Medien ausbreitet, verursachen Absorptionsdämpfung und Streuungsstörung einen Fluoreszenzenergieverlust bzw. eine Abnahme des Signal-Rausch-Verhältnisses. Im Allgemeinen bestimmt der Grad des Absorptionsverlusts, ob wir „sehen“ können, und die Anzahl der gestreuten Photonen bestimmt, ob wir „klar sehen“ können. Darüber hinaus werden die Autofluoreszenz einiger Biomoleküle und Signallicht vom Bildgebungssystem gesammelt und werden schließlich zum Hintergrund des Bildes. Daher versuchen Wissenschaftler für die Biofluoreszenz-Bildgebung, ein perfektes Bildgebungsfenster mit geringer Photonenabsorption und ausreichender Lichtstreuung zu finden.
Seit 2009 hat der Akademiker Hongjie Dai von der Stanford University in den Vereinigten Staaten entdeckt, dass das optische biologische Gewebefenster von 1000–1700 nm (NIR-II, NIR-II) mit dem traditionellen 700–900 nm (NIR-I) verglichen wird. Fenster, die Lichtstreuung von biologischem Gewebe ist geringer und die Abbildungswirkung von lebenden Körpern ist besser.
Da der optische Weg von gestreuten Photonen in biologischen Medien länger ist als bei ballistischen Photonen, verbraucht die Gewebelichtabsorption theoretisch vorzugsweise mehrere gestreute Photonen, wodurch der gestreute Hintergrund unterdrückt wird.
Kürzlich entdeckten die Forschungsgruppe von Professor Qian Jun von der Zhejiang University und seine Mitarbeiter, dass im Vergleich zur Nahinfrarotzone 1 die Absorption von biologischem Gewebe im Nahinfrarotzonenfenster deutlich erhöht ist und der Bioimaging-Effekt eng damit verbunden ist zur Lichtabsorption von Wasser. Aufgrund der Verringerung des Streueffekts sieht die Forschungsgruppe in der Erhöhung der Wasseraufnahme auch den Schlüssel zur Verbesserung der Wirkung der Nahinfrarot-In-vivo-Fluoreszenzbildgebung.
Basierend auf den Absorptionseigenschaften von Photonen im nahen Infrarot durch Wasser verfeinerte die Forschungsgruppe die Definition der zweiten Region des nahen Infrarots weiter auf 900–1880 nm. Unter ihnen fand die Forschungsgruppe heraus, dass die hohe Wasserabsorption von 1400–1500 nm, wenn die fluoreszierende Sonde hell genug ist, die Abbildungswirkung am besten ist und sogar die anerkannte Nahinfrarot-Second-b-Bildgebung (1500–1700 nm) übertrifft , NIR-IIb). Daher wird das vernachlässigte Band von 1400–1500 nm als Nahinfrarot-Zwei-X-Fenster (NIR-IIx) definiert. Das Forschungsteam konzentrierte sich auf das Nahinfrarot-Zweifachfenster und erzielte eine tiefe Bildgebung der zerebralen Gefäße der Maus und eine multifunktionale tiefe Organbildgebung. Darüber hinaus definierte die Forschungsgruppe durch Simulationsrechnungen 2080–2340 nm als ein weiteres Abbildungsfenster im nahen Infrarotband – NIR-III (NIR-III).
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