想象一束光穿透小鼠皮层，不仅照亮毫米级血管，还能捕捉微米级毛细血管的动态——这并非科幻，而是2025年《Theranostics》期刊最新研究带来的突破。瑞士苏黎世大学与苏黎世联邦理工学院的研究团队开发了一种新型无核聚电解质微胶囊（MCs），其负载氧化铁纳米颗粒（FeNP）和吲哚菁绿（ICG），显著提升了定位光声层析成像（LOT）的性能。该微胶囊通过层层自组装技术合成，尺寸约4.0±0.5微米，具备强光声信号、良好生物相容性及超45分钟的长循环时间。实验证明，MCs可突破传统声学衍射极限，实现深层组织微血管网络的超分辨率成像（分辨率达20微米），并在脑、睾丸及肿瘤模型中验证了其多参数成像能力（如血流方向、速度及氧合图谱）。

相关成果以《Large-scale super-resolution optoacoustic imaging 
facilitated by FeNP/ICG-loaded coreless polyelectrolyte microcapsules》为题，于2025年5月发表于《Theranostics》。通讯作者为Daniel Razansky与Xosé Luis Deán-Ben。

重要发现
01微胶囊设计与生物相容性
研究团队采用钙碳酸盐（CaCO₃）模板合成MCs：
结构设计：以CaCO₃为核心，依次包裹聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）、聚苯乙烯磺酸钠（PSS）、FeNP及ICG，最终溶解核心形成空心结构。

光学与生物特性：紫外-可见-近红外光谱显示MCs在800nm处吸收显著（ICG贡献），体外细胞实验（CHO细胞）证实浓度低于2×10⁹/mL时无毒性。小鼠体内实验显示，注射后11天血液生化指标无异常，验证了其生物安全性。

运动对比光声成像（MC-OA）：
通过奇异值分解（SVD）过滤静态组织信号，动态追踪流动MCs，显著提升微血管可见性。

脑成像中，小鼠皮层穿透血管的可见性较传统OAT提升2.5倍，血管长度、分支点数量等参数显著增加。

定向运动对比成像（DMC-OA）：
基于相位分析区分血流方向（朝向/背离探头），精准绘制脑皮层血流网络。

超分辨率定位成像（LOT）：
通过单粒子定位与追踪生成点云，突破声学衍射极限，清晰呈现20微米级微血管。

结合粒子追踪生成速度图谱（平均血流速6.9mm/s），并整合多光谱数据解析氧饱和度。

睾丸与肿瘤模型：
睾丸成像中，LOT清晰显示向心动脉与提睾肌动脉，为生殖系统疾病研究提供新工具。

肿瘤模型（U-87MG胶质瘤）中，MCs揭示瘤内新生血管及动静脉畸形，助力抗血管生成治疗评估。

创新与亮点
01破解深度-分辨率矛盾
传统OAT受限于声学衍射（~100微米分辨率）及有限视角伪影。MCs通过两大机制突破瓶颈：

打破血液吸收连续性：流动MCs产生稀疏光声信号，克服了血红蛋白连续吸收导致的血管模糊，使穿透血管在有限视角下清晰可见。

声学超分辨：LOT基于单粒子定位原理，将分辨率提升至20微米（超越衍射极限5倍），首次实现深层组织（3–4mm）微血管动态追踪。

全景扫描策略：利用MCs长循环特性，通过9点位扫描拼接实现全脑覆盖，为神经血管疾病提供全景视图。

跨尺度成像适配性：从微血管（睾丸/肿瘤）到全器官（脑），技术可扩展至浅表肿瘤、外周血管疾病及内窥镜应用。

总结与展望
本研究开发的FeNP/ICG负载微胶囊，通过增强光声信号与延长循环时间，成功实现了深层组织微血管的超分辨率、多参数动态成像。其在脑、睾丸及肿瘤模型中的验证，不仅攻克了传统成像的深度-分辨率矛盾，更开创了血管动力学量化分析的新范式。未来，通过优化MCs材料（如可降解聚电解质）及激发波长（如1064nm以提升穿透性），技术有望进一步拓展至临床浅表病变诊断。结合超声内窥镜与磁共振等多模态成像，该平台或将成为神经科学、肿瘤学及生殖医学研究的变革性工具，为精准医疗提供前所未有的微观视野。

Nozdriukhin D, Lyu S, Razansky D, Deán-Ben XL. Large-scale super-resolution optoacoustic imaging facilitated by FeNP/ICG-loaded coreless polyelectrolyte microcapsules. Theranostics. 2025 May 25;15(13):6412-6427. 

DOI:10.7150/thno.112050.