NIR-II IN VIVO Imaging系列在小動物光學成像領域中的突破性創新

IR VIVO 系列代表了小動物光學成像領域的一項革命性突破，使您能夠在動態的 in vivo 環境中觀察生物標記物，為研究提供了強大突破。IR VIVO 系統專注於提高對比度和靈敏度，運用了最先進的 NIR-II 技術，核心設備為 Photon etc. 提供的超低噪音 InGaAs 相機（ Alizé 1.7 或 ZephIR 1.7 ）。配合創新的均勻照明技術和強大的分析軟體，這一系統提供了前所未有的快速、高解析度和深度成像能力，確立了在小動物光學成像領域生物發光成像的領導地位，顯著推動了生物研究和癌症研究的進展。

第二近紅外光譜區域（NIR-II），也稱為短波紅外光（SWIR），通常定義為波長範圍從 900 到 1700 nm。NIR-II 第二生物視窗的優勢：第⼆⽣物視窗，係指1 - 1.7µm的波⻑範圍，此波⻑範圍內，具有較低的⽣物體⾃體螢光、散射與吸收．搭配紅外⼆區的光有較好的穿透⼒，尤其在腦部光散射的差異最⼤．照得更遠、看得更清楚，影像品質⾃然好！

SWIR短波紅外（NIR-II）活體影像系統正在成為新一代的主流技術，這些較長的波長具備出色的組織穿透能力，能有效穿過皮膚、肌肉和骨骼，呈現高解析度、低背景干擾的活體影像。這與傳統冷光或 NIR-I 技術不同，能更精準地顯示標定的組織和器官形態。

SWIR 活體影像的四大特點：

• 高空間分辨率
  SWIR 影像能更清晰地顯示組織的結構和形貌，適合手術輔助、藥物代謝、分子追蹤等應用。與傳統技術相比，它不僅能精確定位螢光標記的位置，還可提供三維空間資訊。
• 高時間分辨率（即時顯示）
  SWIR 成像不需要長時間的光曝光即可獲得所需強度，能夠實時呈現體內螢光變化，便於追踪和分析標記物的動態和濃度變化。
• 安全及非侵入性
  SWIR 技術對研究對象無游離輻射傷害，也不需侵入性操作，可以從外部捕捉來自深層組織的紅外信號，降低動物負擔。
• 更強的穿透力
  SWIR 可以穿透皮膚、肌肉和骨骼等外層組織，讓我們只觀察到深層標定的器官或組織，穿透能力比傳統可見光系統強10倍

前臨床應用

NIR-II 成像技術預示著一場前所未有的變革，提供快速、深層和高解析度的成像，並降低成本。這一技術將使得前臨床成像技術如腫瘤可視化、血管解剖學成像及非接觸式生理監控，能夠進入那些無法使用昂貴Micro-MRI 或micro-CT 成像系統的研究機構。以下是新技術所能實現的一些基本前臨床應用的概述。

IR VIVO 家族系列

• IR Vivo：體驗最先進的小動物螢光成像技術，IR Vivo 是 NIR-II 領域的標準系統。這款型號提供極高的靈敏度、解析度和成像能力，為您的研究提供強大支持。
• Essence：Essence 型號讓您更輕鬆地進行活體成像。這款系統可簡化研究過程，在保持優質成像的同時，快速獲取清晰的研究結果。
• SynIRgy：SynIRgy 型號為您帶來螢光成像的新境界。它結合了近紅外光範圍和生物發光技術，實現全面的生物標記物可視化，並在解析度與靈敏度間達到理想平衡，有助於推動生物分佈和癌症研究的重大進展。

• IR Vivo

IR Vivo 設立了體內 NIR-II 成像的標準，將 NIR-II 螢光的優勢引入實驗室和成像平台，

具備無與倫比的能力，包括：

• 減少光散射和吸收
• 幾乎沒有自體螢光
• 增強成像對比度
• 獲得更大的成像深度
• 螢光標記多重化

NIR-II 波長能顯著提高穿透本來完全不透過可見光或 NIR-I 波長的組織，使得一些先進的成像方式成為可能，如穿透骨骼來觀察大腦或進行黑色素瘤成像。

IR VIVO 系統由 Photon etc. 的超低噪音相機 Alizé 1.7 驅動，並配有高功率激光照明，確保成像系統具有高度靈敏和精確的螢光成像能力。

• Essence

是一款針對小動物體內成像的紅外多光譜平台。該系統利用在第一和第二近紅外區域的檢測系統，顯著降低了光散射、吸收和自體螢光，這使得成像能夠更深層、更清晰且更具量化能力，相比於市面上現有的體內成像系統具有更高的性能。IR VIVO 採用了最新的短波紅外（SWIR）成像技術，搭載超低噪音的 InGaAs 相機（Alizé 1.7），配合新型的均勻照明技術和強大的分析軟件，提供了前所未有的快速、高解析度和深度成像能力且具備強大處理能力，包括：

• 高空間分辨率
• 高時間分辨率（實時動態）
• 非游離性和非侵入性
• 良好的穿透深度（比市場上領先的小動物光學成像系統高出10倍）

在第二生物窗口（NIR-II，1000 至 1700 nm）進行成像時，由於降低了光吸收、散射和自體螢光，影像對比度、靈敏度和組織穿透深度都大幅提升，相較於傳統的可見光或 NIR-I 光學成像（即 400 - 1000 nm）。達到最高 3 公分的穿透深度對於成像像老鼠這樣的小動物具有重大影響。這開啟了一個新的可能性窗口，因為它允許以高空間解析度實時可視化完整器官以及細胞過程。

該系統的核心組成部分及其功能：

1.超低噪音 InGaAs 相機 (Alizé 1.7)：用於捕捉 NIR-II 範圍的光信號，確保成像的高靈敏度和高解析度。

2.均勻照明系統：提供均勻的光源，減少光學不均勻性，提高影像的清晰度和對比度。

3.紅外多光譜平台：利用第一和第二近紅外波段（NIR-I 和 NIR-II），降低光散射、吸收和自體螢光，實現更深層次和更高對比度的成像。

SynIRgy^TM BIOLUMINESCENCE, NIR-II IMAGING(生物螢光與 NIR-II 成像)

SynIRgy™ 系統在前臨床領域是一項顯著的突破，融合了生物螢光、NIR-I 和 NIR-II 成像技術，以實現腫瘤的精確共定位（生物螢光），並提供清晰、高解析度的影像（NIR-II）。

NIR-II 成像技術作為生物螢光的可靠補充模式，能夠從組織更深處收集彈道光子，提升成像的深度和對比度。與此同時，NIR-I 成像擴展了可用的驗證染料範圍，為過渡到 NIR-II 技術提供了更多選擇。

SynIRgy™ 系統充分結合了 NIR-II 的強大功能與 NIR-I 的優勢，為前臨床研究提供了無與倫比的成像能力。

(SynIRgy™ 系統示意圖)

SynIRgy™ 系統的示意圖展示了其融合生物螢光、NIR-I 和 NIR-II 成像技術的能力：

• 生物螢光成像：通過生物螢光技術精確定位腫瘤，提供高靈敏度的標記和追蹤功能。
• NIR-I 成像：利用第一近紅外（NIR-I）的技術，擴展可用的驗證染料範圍，並提供高解析度的影像。
• NIR-II 成像：使用第二近紅外（NIR-II）的技術，降低光散射和吸收，實現更深層次的組織穿透和高對比度的影像。

這三種技術如何協同工作，提升整體成像能力。生物螢光成像提供高靈敏度的腫瘤定位，而 NIR-I 和 NIR-II 成像技術則提供更高解析度和深度的影像。SynIRgy™ 系統的設計充分利用了這些技術的優勢，達到精確的前臨床成像效果。

• IRina™ NIR-II in vivo spectral probe(紅外二區光譜測定探針)

IRina™體內光譜探測器能在活體動物實驗中進行 NIR-II 螢光的全波長光譜量測。它可以測量螢光強度與波形，並觀察光譜移位（Spectral shift）。這款探測器特別適合用來測量植入在體內的螢光感測器、新式螢光染劑的測試及螢光染劑的最佳化等實驗。此外，它對於測量較厚組織或樣品內深層的紅外二區（NIR-II）螢光訊號也非常適用。

IRina™的設計精巧，可作為 IR VIVO™ 紅外二區活體影像系統的配件，用於指定部位的全光譜螢光量測，也可以獨立作為量測設備使用。它搭配 650 nm 或 735 nm 的雷射激發光源（其他波長亦可製作），能進行 900 nm – 1600 nm 的連續光譜量測，並提供 1-10 mm 的光點大小及 5 nm 的光譜解析度。使用 PHySpec™ 軟體進行操作與分析，可以設定程式化的多點測量與 IR VIVO™ 搭配使用時，亦可結合影像資料進行單點測量的波形標示。

• PHySpec^TM 高光譜/影像擷取分析軟體

PHySpec™是專為Photon etc.設備儀器和相機控制而設計的軟體。該軟體操作簡易，安裝方便，並提供直觀的使用介面。PHySpec™包含測量自動化的序列功能和以及進行分析的自動化。其多線程體系結構加速了複雜算法的處理，並即時地進行數據的獲取、可視化、導入和導出。

主要應用

NIR-II成像非常適合以高清晰度快速可視化深層的小解剖特徵。樣品應用包括:

• 藥物動力學研究 PK(pharmacokinetics)
• 治療診斷學Theranostic
• 腫瘤標誌 Tumor visualization
• 生物血管腔室顯影 Vascular imaging
• 奈米碳管與染劑開發 SWCNT & Dye development
• 生物微環境偵測 Microenvoriment ( pH, lipid, mRNA...)
• 非接觸式生理(呼吸、心跳、腔室收縮）監控 Contact-Free breath, heart beating and intestinal contraction measurement.
• 光熱治療與光動力治療 Photothermal (PTT) Photodynamic (PDT) therapy research

非接觸式生理監控

由於IR VIVO的高速拍攝功能、高靈敏度的InGaAs冷卻式相機，以及NIR-II波段優越的穿透力和低背景噪聲，除了進行藥物動力學分析外，IR VIVO還能通過影像中的明暗變化來測量心跳、呼吸等生理指標，實現非接觸式的生理監控。

SWCNT 奈米碳管生物感測器

利⽤ss(CTTC3TTC)-(9,4)- SWCNT奈米碳管結合鞘磷脂或是膽固醇後，注入SWCNT reporter 24⼩時後再注入oxLDL 膽固醇（Fig.1），並進⾏⾼光譜量測，藉此非侵入性估計活體內膽固醇濃度量測．(Fig.2)

多重螢光成像

以高解析度觀察淋巴系統的路徑，並追蹤淋巴液的排放。接著，利用三種顏色同時繪製了淋巴系統空間重疊，多重螢光成像利用光譜解析度來區分單一樣本中的多個螢光團，提供了一個有吸引力的平台，用於連續追蹤體內生物結構和製程。然而，以前的多重動物影像嘗試常常受到背景自體螢光及可見光和傳統近紅外線 (NIR-I) 範圍內有限的組織穿透深度的干擾，這些限制不僅阻礙了量化分析，還通常需要複雜的演算法來區分緊密間隔的發射訊號。SWIR 螢光成像通過利用 1000–1700 nm 的光學波段來克服這些問題。此範圍內的散射和自發螢光被最小化，且對組織成分的吸光度大幅降低。這使得利用這些光學組織視窗能夠實現深度成像和空間解析度，從而提高了多重分析的信噪比，使得螢光團的區分變得更加簡單。

與現有的臨床前成像技術相比，NIR-II 成像以更具成本效益的方式提供了快速、高分辨率和深層穿透的成像功能，這一全新組合將為更廣泛的研究社群帶來實質性的好處。

這種技術能夠有效解決和追蹤整個小型動物中的特定生物醫學目標或過程，為基礎研究和生物藥物開發提供新的研究機會。

The IR VIVO family stands as a transformative breakthrough in the realm of small animal optical imaging.

Empower your research endeavors by gaining the ability to visualize biomarkers in their dynamic in vivo context, all in real-time. With a keen focus on optimizing contrast resolution and sensitivity, IR VIVO utilizes state-of-the-art NIR-II technology, anchored by Photon etc. ultra-low-noise InGaAs camera (Alizé 1.7 or ZephIR 1.7). Complemented by novel homogeneous illumination and robust analytical software, this system delivers an unparalleled fusion of rapid, high-resolution, and profound imaging capabilities, cementing its role as a monumental advancement in the bioluminescence imaging field of small animal optical imaging system for driving significant strides in biodistribution studies and cancer research.