光聲現(xiàn)象產(chǎn)生于特定的物質(zhì)，因此為了應(yīng)用于特定場(chǎng)景，需要使用顯影劑（或稱(chēng)造影劑、對(duì)比劑）獲得光聲信號(hào)。顯影劑種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法也多種多樣。下面是4種常見(jiàn)分類(lèi)方法。

一、顯影劑來(lái)源。一些動(dòng)物體內(nèi)的物質(zhì)本身具有光聲信號(hào)，稱(chēng)為內(nèi)源性顯影劑（Endogenous PA contrast agent）。常見(jiàn)的有血紅蛋白、肌紅蛋白、脂質(zhì)、黑色素、編碼熒光蛋白等。得益于這些內(nèi)源性顯影劑，科研工作者可以在保證安全、高生物兼容性的情況下獲得光聲信號(hào)。同時(shí)，也由于存在于體內(nèi)多處，其特異性和信噪比均較差。與之相對(duì)的是各類(lèi)外源性顯影劑（Exogenous PA contrast agent），如金屬納米材料、過(guò)渡金屬硫族化合物（Transition metal chalcogenides）、碳納米材料、石墨烯類(lèi)似物（Graphene analogues）、聚合物納米材料、有機(jī)染料、有機(jī)納米顆粒等。盡管這些材料有更好的特異性和更高的信噪比，卻不得不面臨毒性大、容易光漂白等問(wèn)題。因此顯影劑的開(kāi)發(fā)仍有很大空間。

二、靶向性。非靶向性顯影劑通常用于血管造影、體內(nèi)分布監(jiān)測(cè)、藥物代謝評(píng)估等全身性成像目的。而靶向性顯影劑通常由靶向單元（Target unit）和光聲信號(hào)基團(tuán)組成。常見(jiàn)的靶向單元有適配子（Aptamer）、抗體（Antibody）、多肽（Peptide）、小分子配體（Ligand）等。通過(guò)連接靶向單元，可使非靶向性顯影劑具有靶向性，如結(jié)合抗體的金屬納米顆粒、結(jié)合環(huán)狀三肽或葉酸的單壁碳納米管（cRGD-SWNTs、folate-SWNTs）、結(jié)合抗體的有機(jī)納米顆粒等。

三、激發(fā)波長(zhǎng)。常見(jiàn)的光聲顯影劑激發(fā)波長(zhǎng)在近紅外一區(qū)（700 – 1000 nm）。近年來(lái)，越來(lái)越多激發(fā)波長(zhǎng)在近紅外二區(qū)（1000 – 1700 nm）的顯影劑被報(bào)道。相較于前者，近紅外二區(qū)的顯影劑光散射作用更小，能提升成像深度，同時(shí)組織吸收更少，能提升信噪比。

四、信號(hào)狀態(tài)。傳統(tǒng)的光聲顯影劑為常開(kāi)（Always On）狀態(tài)，即不論是否在目標(biāo)位置，只要有對(duì)應(yīng)激光脈沖，就會(huì)產(chǎn)生光聲信號(hào)。這意味著可能無(wú)法真實(shí)展示目標(biāo)組織的變化，且通常有強(qiáng)烈的背景信號(hào)，因而導(dǎo)致信噪比的降低。面對(duì)這一問(wèn)題，近年來(lái)陸續(xù)有多種新型顯影劑出現(xiàn)，其最大的區(qū)別在于可激活（Activatable），通常由靶向基團(tuán)和光聲信號(hào)基團(tuán)組成，一旦與靶向目標(biāo)結(jié)合，就會(huì)改變光聲信號(hào)的表現(xiàn)，達(dá)到開(kāi)、關(guān)或成比例的信號(hào)表達(dá)。

在實(shí)際成像需求中，科研工作者可直接使用這些常見(jiàn)的顯影劑，也可根據(jù)需求自行設(shè)計(jì)、優(yōu)化。

圖3 常見(jiàn)光聲探針總結(jié)

參考文獻(xiàn)

[1] Yongchao Liu, Lili Teng, Baoli Yin, Hongmin Meng, Xia Yin, Shuangyan Huan, Guosheng Song, and Xiao-Bing Zhang Chemical Reviews 2022 122 (6) , 6850-6918.