活体单细胞显微技术成像可实时表征基于单细胞水平的生理变化，有助于揭示组织间的信号传输机制和细胞相互作用，对于预测和调控疾病进展至关重要的。然而，基于传统的可见和近红外光（NIR-I，<900 nm）显微成像面临严重的光衰减问题，活体显微通常需要在成像部位进行手术以暴露目的组织。然而这种手术开窗辅助成像不可避免地会改变局部血管通透性，诱发皮肤、肌肉或颅骨等组织炎症，诱发成像区域组织的微环境变化。为此，我系张凡教授研究团队（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）率先开发了基于近红外第二窗口荧光（NIR-II，~1500 nm）的活体无创显微技术。张凡教授最新发表的Nature Protocols论文详细介绍了如何利用NIR-II纳米荧光探针进行活体显微成像，以实现对深脑组织中的单细胞动态追踪。采用光学性能优异的稀土纳米探针ErNPs和TmNPs标记活体中的中性粒细胞，实现了对脑卒中小鼠脑皮层中中性粒细胞无创动态可视化和迁移行为分析。在这篇文章中，张凡教授团队详细介绍了NIR-II显微成像用于活体动态细胞追踪的实验方案，从NIR-II纳米荧光探针的设计合成与表征，多通道NIR-II显微成像设备的灵活搭建，活体标记细胞，NIR-II活体显微成像实验的前期准备与实时成像操作，数据分析等多方面进行了详细的介绍。此外，还对基于NIR-II荧光活体显微设备和技术的适用范围和应用前景进行总结与展望，致力于将NIR-II荧光显微技术推广于脑科学、感染科学、免疫与炎症、肿瘤、干细胞等生物医学科学的基础研究应用中。

课题组毕业博士生陈莹为论文第一作者。该工作得到了复旦大学化学系、复旦大学先进材料实验室、聚合物分子工程国家重点实验室、上海市分子催化与功能材料重点实验室、国家重点研发项目、上海市科学技术委员会重点基础研究项目的大力支持。

       全文链接：https://www.nature.com/articles/s41596-024-00983-3