摘要
外泌体是由多种细胞分泌的纳米级细胞外囊泡，通过传递蛋白质、核酸和脂质等生物活性分子，在细胞间通讯中发挥关键作用。由于其固有的生物相容性、靶向能力和稳定性，外泌体已成为癌症及神经退行性、心血管和自身免疫疾病诊断与治疗的重要载体。监测外泌体在体内的生物分布和动态对于推动其临床转化至关重要。本文综述了当前用于体内外泌体成像的可视化技术，包括光学成像、磁共振成像（MRI）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）、正电子发射断层扫描（PET）以及新兴技术如光声成像、超声和基于拉曼的方法。重点讨论了各成像模式的优势、局限性及代表性应用，强调了提高追踪灵敏度和特异性的标记策略。光学成像具有高灵敏度但组织穿透深度有限，MRI提供优异的空间分辨率但分子灵敏度较低，核素成像（如PET/SPECT）具有高灵敏度和定量能力，但面临放射性示踪剂稳定性和安全性挑战。新兴多模态平台和标记技术创新有望克服当前限制，未来方向包括开发非侵入性高灵敏临床可转化成像系统及标准化协议。
引言
外泌体是大小为30-200 nm的细胞外囊泡，广泛存在于各种器官组织和体液中。它们通过携带DNA、RNA、蛋白质和脂质等生物分子介导细胞间通讯，在多种疾病中发挥作用，并因其生物相容性和靶向能力被视为诊断工具和治疗载体。当前研究通过非侵入性稳定监测技术深入探究外泌体在生理机制和治疗潜力中的作用。正在进行的临床试验和FDA批准的外泌体疗法凸显了鲁棒性成像技术的迫切需求。例如，癌症免疫治疗和再生医学的临床研究证实了外泌体研究的转化潜力。体内外泌体成像可解决提高癌症治疗精度、实现神经退行性疾病早期检测和优化治疗递送系统等临床挑战。本文综述了多种体内外泌体成像策略，讨论其优劣势（表1），并强调代表性研究案例展示的临床应用潜力。
光学成像
体内外泌体标记策略及成像模式概览如图1所示。由于高灵敏度和实时可视化能力，光学成像（包括荧光和生物发光成像）在外泌体研究中广泛应用。荧光成像依赖外部光源激发荧光探针，而生物发光成像通过酶催化反应检测光信号，无需外部照明。生物发光成像具有更低背景和更高灵敏度，而荧光成像探针选择更多。近年多功能光学平台整合荧光与生物发光探针，实现更精准的外泌体追踪。
荧光成像
荧光成像通过外源光源激发荧光染料，在非侵入性体内监测中具有优势。荧光标记操作简便且应用广泛，但存在组织穿透深度有限和空间分辨率低的挑战。近红外（NIR）染料因更深组织穿透和更低自体荧光成为关键工具，例如DiR染料（750-900 nm）用于追踪骨肉瘤模型中的间充质干细胞（MSC）外泌体靶向性。新型生物正交标记策略（如叠氮化物修饰磷脂结合DBCO探针）避免改变外泌体功能，可解析不同来源外泌体在脑组织的分布差异及星形胶质细胞相互作用的影响。半导体聚合物点（Pdots）在NIR-II波段发光，用于追踪MSC外泌体在肝再生中的治疗潜力。
生物发光成像（BLI）
BLI通过荧光素酶催化底物氧化发光，在分子成像中表现优异。火腹虫荧光素酶（RLuc）系统无需氧气或ATP，非毒性，适用于外泌体追踪。例如，通过慢病毒转染CAL-62和MDA-MB-468细胞表达RLuc，实现外泌体分布追踪。CD63基因与NanoLuc融合构建的报告系统可精确追踪心肌细胞外泌体释放。结合Bioluminescence Resonance Energy Transfer（BRET）技术的CD63-Antares2系统实现前列腺癌外泌体长达35天的定量监测。NIR荧光与生物发光结合的混合成像系统提升了分辨率和信号灵敏度。
磁共振成像（MRI）
MRI基于核磁共振原理，通过强磁场和射频脉冲激发氢核，提供高分辨率横断图像。其优势在于无辐射、高信噪比和深部组织穿透，但分子/细胞水平信号灵敏度低。最新研究利用超氟化外泌体进行氟-19 MRI成像，或通过铁蛋白重链（FTH1）基因间接标记MSC外泌体。例如，SARS-CoV-2模拟外泌体结合ACE2的实时追踪，以及负载葡萄糖氧化酶的超顺磁纳米颗粒（ESIONs）用于肝癌治疗的实时监测。磁粒子成像（MPI）作为新兴技术，利用超顺磁氧化铁纳米颗粒（SPIONs）直接追踪外泌体分布，灵敏度是MRI的2200万倍，在脑转移瘤模型中显示肿瘤靶向优势。
单光子发射计算机断层扫描（SPECT）
SPECT通过检测γ射线实现外泌体动态监测，但存在分辨率低和信号衰减问题。典型研究包括：铟-111标记外泌体追踪黑色素瘤分布，锝-99m（HMPAO）标记用于动态监测，以及HER2靶向外泌体在高表达肿瘤中的积累。结合荧光染料的混合SPECT系统提升空间分辨率和同步分析能力。
正电子发射断层扫描（PET）
PET作为高灵敏分子成像技术，通过正电子湮灭检测生物过程。锆-89（89Zr）和铜-64（64Cu）等长半衰期核素标记外泌体实现长期追踪，结合NOTA/PEG修饰增强肿瘤蓄积。PET/MRI混合系统通过整合放射性示踪剂和磁性纳米颗粒提升诊断准确性。
其他成像策略
光声成像（PAI）结合超声深度与光学特异性，通过普鲁士蓝纳米颗粒（PBNPs）实现胶质母细胞瘤精准检测。超声成像通过微泡偶联增强外泌体可视化，表面增强拉曼光谱（SERS）利用金纳米颗粒实现外泌体亚型多重检测，在肿瘤微环境分析和早期筛查中展现潜力。
结论
本文系统综述了外泌体体内追踪的先进成像技术，强调各技术在灵敏度、分辨率与穿透深度间的平衡。光学成像适于预临床实时追踪，MRI提供高空间分辨率但灵敏度低，核素成像（SPECT/PET）适合深部组织定量监测。磁粒子成像（MPI）、光声成像（PAI）和SERS等新兴技术为多模态追踪提供新方向。未来需标准化标记协议、开发稳定探针，并结合人工智能提升图像分析能力，推动外泌体在精准医学中的诊断与治疗应用。
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