2022年CAIA獎特等獎：近紅外II區(qū)熒光影像技術及其生物醫(yī)學成像檢測應用研究
完成單位：中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所、中國科學院上海應用物理研究所、華東理工大學、上海交通大學
完成人：王強斌、諸穎、趙春常、樊春海、李春炎、陳光村、張葉俊、楊紅超、凌思思、吳峰
成果簡介：本項目圍繞國家在生命健康領域的重大戰(zhàn)略需求，聚焦創(chuàng)新性近紅外II區(qū)（1000-1700 nm）熒光影像技術開發(fā)及其生物醫(yī)學應用，開展了如下研究：1）提出和發(fā)展了高量子產率、高生物相容性近紅外II區(qū)Ag基量子點熒光納米探針體系；2）“從無到有”自主研制了系列高性能近紅外II區(qū)熒光成像設備；3）實現了近紅外II區(qū)熒光活體精準“可視化”生物醫(yī)學研究。項目成果在國際上產生廣泛影響，受到國際學術界的高度認可，相關研究結果已發(fā)表于J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等國際權威期刊，總計22篇。出版英文專著3章。申請國家發(fā)明專利23項，10項獲得授權。研究成果被Nat. Nanotechnol.、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.等高水平雜志大篇幅引用和正面評價。
創(chuàng)新點及科學價值：
（1）原創(chuàng)性地提出和發(fā)展了新型、生物安全的近紅外II區(qū)熒光Ag基量子點體系，基于能帶理論對其光學性質進行精確調控，進一步通過合金化和表面修飾策略成功抑制量子點的體相空位和表面缺陷態(tài)，獲得了一系列高量子產率、高化學穩(wěn)定性的近紅外II區(qū)熒光探針，最高的絕對熒光量子效率為87.2%，為目前報道的近紅外II區(qū)熒光量子效率的世界記錄；
（2）“從無到有”自主研制了全光譜（400-1700 nm）激光共聚焦顯微鏡、全光譜熒光倒/正置顯微鏡、小動物近紅外II區(qū)熒光活體成像系統(tǒng)、小動物全光譜熒光活體成像系統(tǒng)和X射線-全光譜熒光活體成像系統(tǒng)，實現近紅外II區(qū)熒光成像設備“人無我有”的突破，在無創(chuàng)條件下活體成像的組織穿透深度>15 mm、高空間分辨率~25 μm、時間分辨率~30 ms，較傳統(tǒng)熒光（400-900 nm）成像技術實現了數量級提升；
（3）開展了以近紅外II區(qū)熒光成像技術為指導的腫瘤和腦疾病的“可視化”精準診療研究，建立了高靶向腫瘤和高特異性腫瘤微環(huán)境響應的診療策略，實現了在活體水平對超小腫瘤轉移結節(jié)（直徑0.2 mm）的精準檢測、腫瘤組織的快速病理分析（<20 min）；指導建立了高效的化療和免疫治療聯(lián)合治療方案；“可視化”監(jiān)控了移植干細胞在體內的分布、增殖和分化行為，明晰了干細胞參與腦疾病治療的分子機制。
社會經濟效益：本項目所建立的近紅外II區(qū)熒光試劑和跨尺度、多層次影像技術平臺，能夠實現高靈敏度、高穿透深度、高時空分辨率和實時、原位影像的特點，為精準醫(yī)學研究提供了活體“可視化”新方法。基于光學的診斷檢測在所有檢測方法中占比已超過50%，性能優(yōu)異的新型近紅外II區(qū)光學診斷試劑及相關設備的研發(fā)和產業(yè)化將可實現技術迭代，并有望實現我國高端醫(yī)學診斷產業(yè)鏈的自主可控，具有極其重要的社會和經濟價值。
應用前景：本項目開發(fā)的原創(chuàng)性近紅外II區(qū)熒光影像技術為國內外同行在生命分析領域的科學研究及臨床轉化應用提供了創(chuàng)新方法和支撐技術，有望在體外分子診斷、腫瘤等重大疾病精準診療、藥物篩選等領域獲得廣泛應用，推動生命科學的發(fā)展和醫(yī)療水平的進步。
