理化學(xué)研究所（理研）與東京理科大學(xué)、藤田醫(yī)科大學(xué)共同研究團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出“NIR-MAXWELL”，即在原有X射線光片顯微鏡“MAXWELL”基礎(chǔ)上集成近紅外光（NIR）檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)利用X射線激發(fā)生物組織內(nèi)部的熒光體發(fā)光，并通過散射率更低的近紅外光進(jìn)行捕捉，實(shí)現(xiàn)了在未對(duì)摘除及固定的小鼠腦組織進(jìn)行透明化處理的情況下，直接觀測(cè)到更深層位置的血管結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)腦內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)的三維觀察多依賴組織透明化技術(shù)與常規(guī)光片顯微鏡。透明化處理雖能抑制光散射并便于深層觀察，但耗時(shí)長(zhǎng)且易導(dǎo)致組織膨脹或收縮，影響成像結(jié)果。此前理研團(tuán)隊(duì)已于2022年開發(fā)的MAXWELL利用大型放射光設(shè)施“SPring-8”的X射線特性，在數(shù)十微米以下的薄層樣本中無(wú)需透明化即可進(jìn)行立體成像。為突破更深部組織的觀測(cè)瓶頸，本次研究聚焦于近紅外光在生體內(nèi)散亂較少的特性，將其與X射線激發(fā)機(jī)制相結(jié)合。

實(shí)驗(yàn)采用摻有鐿（Yb）和鉺（Er）的氧化釔（Y2O3）陶瓷熒光體混合硅膠樹脂，注入小鼠腦血管后進(jìn)行成像對(duì)比。結(jié)果顯示，在相同的解析條件下，可確認(rèn)連續(xù)血管結(jié)構(gòu)的深度從可見光檢測(cè)的約300微米（μm）擴(kuò)展至近紅外光檢測(cè)的約800微米，觀測(cè)深度提升約2.7倍。此外，通過插入含熒光體的針狀模型驗(yàn)證，近紅外光檢測(cè)在橫向上發(fā)光的擴(kuò)散范圍更小，表明其能以更高精度清晰定位生物組織內(nèi)部的發(fā)光源位置。

該研究成果證實(shí)了高穿透性X射線與低散射近紅外光結(jié)合的聯(lián)用策略，可有效拓展未處理生體組織的三維觀測(cè)范圍。相關(guān)已于《Scientific Reports》期刊。研究團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃開發(fā)亮度更高的熒光體，優(yōu)化發(fā)射波長(zhǎng)選擇與相機(jī)檢測(cè)靈敏度，推動(dòng)熒光體與觀測(cè)系統(tǒng)的一體化改良，以進(jìn)一步擴(kuò)大觀測(cè)深度與范圍并縮短拍攝時(shí)間，為腦結(jié)構(gòu)及疾病相關(guān)變化的基礎(chǔ)研究提供新手段。