理化學研究所（理研）與東京理科大學、藤田醫(yī)科大學共同研究團隊成功開發(fā)出“NIR-MAXWELL”，即在原有X射線光片顯微鏡“MAXWELL”基礎上集成近紅外光（NIR）檢測技術。該技術利用X射線激發(fā)生物組織內部的熒光體發(fā)光，并通過散射率更低的近紅外光進行捕捉，實現了在未對摘除及固定的小鼠腦組織進行透明化處理的情況下，直接觀測到更深層位置的血管結構。

傳統(tǒng)腦內部血管網絡的三維觀察多依賴組織透明化技術與常規(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，但耗時長且易導致組織膨脹或收縮，影響成像結果。此前理研團隊已于2022年開發(fā)的MAXWELL利用大型放射光設施“SPring-8”的X射線特性，在數十微米以下的薄層樣本中無需透明化即可進行立體成像。為突破更深部組織的觀測瓶頸，本次研究聚焦于近紅外光在生體內散亂較少的特性，將其與X射線激發(fā)機制相結合。

實驗采用摻有鐿（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行成像對比。結果顯示，在相同的解析條件下，可確認連續(xù)血管結構的深度從可見光檢測的約300微米（μm）擴展至近紅外光檢測的約800微米，觀測深度提升約2.7倍。此外，通過插入含熒光體的針狀模型驗證，近紅外光檢測在橫向上發(fā)光的擴散范圍更小，表明其能以更高精度清晰定位生物組織內部的發(fā)光源位置。

該研究成果證實了高穿透性X射線與低散射近紅外光結合的聯用策略，可有效拓展未處理生體組織的三維觀測范圍。相關已于《Scientific Reports》期刊。研究團隊下一步計劃開發(fā)亮度更高的熒光體，優(yōu)化發(fā)射波長選擇與相機檢測靈敏度，推動熒光體與觀測系統(tǒng)的一體化改良，以進一步擴大觀測深度與范圍并縮短拍攝時間，為腦結構及疾病相關變化的基礎研究提供新手段。