1 引言

近红外（NIR）荧光成像技术因在生物组织中的光散射低、自发荧光弱以及穿透深度大等优势，已成为活体示踪和疾病诊断的重要工具。在众多NIR荧光团中，长链二烷基羰花青染料（如DiI、DiO、DiD和DiR）是一类亲脂性、环境敏感的阳离子型荧光染料，其荧光量子产率在水相中极低，而与脂质膜结合后显著增强。DiR iodide（CAS: 100068-60-8）是这类染料的典型代表，激发/发射波长位于750/778 nm，适用于活体成像和深层组织示踪。近年来，随着光动力治疗、纳米药物递送和细胞外囊泡研究的兴起，DiR的应用场景不断拓展。本文旨在梳理DiR在近红外活体示踪与膜标记领域的最新研究进展，结合近期文献报道，分析其技术优势与局限性，并展望未来发展方向。

2 DiR的理化性质与标记机制

DiR属于长链二烷基羰花青化合物，其分子结构包含一个带正电荷的吲哚环和一个长链烷基尾巴，赋予其高度亲脂性。在水溶液中，DiR的荧光被水分子淬灭，量子产率很低；一旦插入脂质双层，其分子构象受到限制，荧光显著增强。这种环境敏感性使得DiR能够特异性地标记细胞膜和其他脂溶性生物结构，如脂质体、细胞外囊泡和脂蛋白。

在细胞标记实验中，DiR通常以极低浓度（如1–10 μM）与细胞孵育数分钟至数十分钟，即可均匀扩散至整个细胞膜，实现全细胞膜染色。由于DiR的侧链较长，其在膜内的扩散速度较慢，但一旦嵌入后不易快速脱附，有利于长时间示踪。此外，DiR的NIR发射光谱使其在活体成像中能够有效避开血红蛋白和水的吸收，降低背景信号。然而，DiR的强亲脂性也带来一些局限：它可能非特异性地结合血清蛋白或脂质，导致标记效率下降；在体内长时间追踪时，染料可能从标记细胞膜上脱落并转移至其他细胞膜，造成假阳性信号。因此，在实验设计中需设置适当的对照并优化标记条件。

3 在肿瘤光动力治疗与肺递送研究中的应用

近期，一项研究评估了基于古菌四醚脂质（archaeal tetraether lipids）的脂质体同时负载ICG和DiR用于抗肿瘤光动力治疗的肺部递送效率（文献[1]）。该研究利用DiR的NIR荧光特性，对脂质体在肺部的分布和滞留进行无创追踪。DiR标记的脂质体经气管内给药后，可通过活体成像系统实时监测其在肺部的荧光信号，从而评估递送效率。古菌四醚脂质具有独特的膜稳定性和耐热性，有望提高脂质体在肺部复杂环境中的稳定性。该工作展示了DiR作为脂质体示踪剂的实用价值，同时也提示DiR的强亲脂性可能影响脂质体的膜性质，需在制剂设计中予以考虑。

在光动力治疗中，DiR本身并非光敏剂，但其NIR荧光可用于追踪光敏剂的递送和分布。未来，将DiR与光敏剂共载于同一纳米载体中，有望实现治疗与实时成像的一体化，推动诊疗一体化策略的发展。

4 在抗菌材料体内评价中的细菌追踪

传统抗菌材料体内效果评价多依赖终点检测方法，如菌落形成单位（CFU）计数和组织病理学染色，这些方法无法实时反映细菌在体内的动态变化。近期，一项研究利用DiR标记细菌，通过活体成像系统非侵入性地实时评估生物材料的抗菌效果（文献[2]）。该研究将DiR标记的细菌与生物材料共植入动物模型，利用NIR荧光信号监测细菌载量随时间的变化。与传统的终点法相比，DiR实时追踪能够提供细菌清除的动力学信息，减少动物使用数量，并更准确地评估材料的抗菌持久性。

然而，DiR标记细菌可能影响细菌的膜结构和活力，因此需优化标记浓度和孵育时间，确保标记后细菌的增殖能力和致病性不受显著影响。此外，DiR在细菌膜上的保留时间有限，在长期追踪中可能出现信号衰减或染料转移，需结合其他方法进行验证。尽管如此，该方法为抗菌材料的体内评价提供了一种灵敏、无创的新手段。

5 细胞外囊泡的荧光标记与示踪

细胞外囊泡（EVs）是细胞间通讯的重要媒介，其体内分布和代谢研究依赖于有效的标记方法。DiR因其亲脂性可高效嵌入EVs的脂质双层膜，被广泛用于EVs的体内示踪。文献[3]详细描述了从小鼠条件培养基中分离EVs并进行荧光标记的实验流程，其中DiR作为常用的亲脂性染料之一，可用于标记EVs并追踪其在体内的分布。该方案强调了标记条件的优化，包括染料浓度、孵育时间和去除游离染料的步骤，以确保标记效率和实验可重复性。

值得注意的是，DiR标记EVs后可能改变EVs的膜流动性或表面蛋白构象，进而影响其与靶细胞的相互作用。此外，游离DiR在体内可能形成胶束或与脂蛋白结合，导致非特异性信号。因此，在EVs示踪实验中，必须设置游离染料对照，并结合其他特异性标记（如CD63-GFP）进行验证。尽管如此，DiR仍然是EVs体内示踪最常用的染料之一，尤其适用于需要NIR成像的深层组织研究。

6 仿生纳米探针与多模态成像

DiR的NIR荧光特性使其成为构建多模态纳米探针的理想组分。文献[4]报道了一种仿生纳米探针作为光声成像（PAI）造影剂的研究。虽然该研究主要聚焦于光声成像，但仿生纳米探针的设计中常引入NIR荧光染料进行荧光成像与光声成像的双模态验证。DiR标记的纳米探针可通过荧光信号提供高灵敏度的定位信息，而光声信号则提供高分辨率的解剖结构信息，二者互补可提高肿瘤检测的准确性。

此外，DiR也可用于红细胞膜仿生纳米载体的示踪。文献[6]报道了红细胞膜伪装的无载体纳米组装体用于FRET光敏剂对的程序化协同光疗，其中荧光标记可用于追踪纳米载体在体内的分布。尽管该研究未直接使用DiR，但类似策略中DiR标记的仿生膜可实现对载体递送过程的实时监控。未来，将DiR与其他NIR染料或光敏剂结合，有望构建诊疗一体化平台，实现肿瘤的精准诊断与治疗。

7 局限性与挑战

尽管DiR在活体示踪中展现出诸多优势，但其应用仍面临一些挑战。首先，DiR的强亲脂性可能导致染料从标记细胞膜上脱落并转移至其他细胞膜，产生假阳性信号。其次，DiR的荧光量子产率受环境极性影响较大，在脂质膜不同区域的荧光强度可能存在差异，影响定量分析的准确性。第三，DiR的NIR荧光在长时间成像中可能发生光漂白，需优化成像参数。此外，DiR的代谢途径和长期毒性数据尚不充分，尤其是在重复给药或高剂量使用时的安全性需进一步评估。

为克服上述局限，研究人员可采取以下策略：使用短链或PEG化花青染料以减少非特异性转移；结合多模态成像（如荧光-光声-磁共振）进行交叉验证；开发可断裂的连接臂，使染料在特定微环境中释放，提高标记特异性。

8 总结与展望

DiR iodide作为一种经典的近红外亲脂性荧光染料，在细胞膜标记、活体示踪、脂质体/EVs追踪以及仿生纳米探针等领域发挥着重要作用。近期文献表明，DiR在肿瘤光动力治疗的肺部递送评价、抗菌材料体内效果实时监测以及EVs示踪等前沿方向均展现出独特价值。然而，染料转移、环境敏感性及长期安全性等问题仍需在实验设计中加以控制。未来，随着多模态成像技术和纳米医学的发展，DiR有望与其他功能模块整合，构建更加精准、安全的活体示踪与诊疗一体化平台。对于科研工作者而言，深入理解DiR的标记机制和局限，结合适当的对照实验，是获得可靠数据的关键。

参考文献

• Assessment of pulmonary delivery efficacy of archaeal tetraether lipids based ICG- and DiR-loaded liposomes for antitumoral photodynamic therapy.

Rashid Munir, Lisa Schöne, Aman Ullah, Konrad Engelhardt, Eduard Preis, Jens Schäfer, Muhammad Umair Amin, David Schorr, Ibrahim Awak, Anam Sajjad Khan, Ayesha Ishfaq, Raneem Ahmad, Udo Bakowsky · European journal of pharmaceutical sciences : official journal of the European Federation for Pharmaceutical Sciences · 2026

DOI: 10.1016/j.ejps.2025.107362

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Non-Invasive Real-Time Evaluation of Antimicrobial Effects of Biomaterials Through In Vivo Bacterial Tracking.

Jiahe Li, Liang Zhou, Mingxiao Liu, Xian He, Tianyu Huang · Tissue engineering. Part C, Methods · 2025

DOI: 10.1089/ten.tec.2025.0066

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Fluorescent Labeling of Small Extracellular Vesicles (EVs) Isolated from Conditioned Media.

John Santelices, Mark Ou, Winnie W Hui, Gustavo H B Maegawa, Mariola J Edelmann · Bio-protocol · 2022

DOI: 10.21769/BioProtoc.4447

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。

• A Novel Biomimetic Nanoprobe as a Photoacoustic Contrast Agent.

Xin Huang, Ao Shen, Rui Peng, Sheng Chen, Shitao Lin, Shangwei Ding, Huan Li, Dazhi Zhou · Frontiers in chemistry · 2021

DOI: 10.3389/fchem.2021.721799

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Green synthesis of Zno@GO nanocomposite and its' efficient antibacterial activity.

Muhammad Tariq, Arif Ullah Khan, Aziz Ur Rehman, Sadeeq Ullah, Amin Ullah Jan, Zakareya, Zia Ul Haq Khan, Nawshad Muhammad, Zia Ul Islam, Qipeng Yuan · Photodiagnosis and photodynamic therapy · 2021

DOI: 10.1016/j.pdpdt.2021.102471

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。

• Erythrocyte membrane-camouflaged carrier-free nanoassembly of FRET photosensitizer pairs with high therapeutic efficiency and high security for programmed cancer synergistic phototherapy.

Xuanbo Zhang, Jianchen Xiong, Kaiyuan Wang, Han Yu, Bingjun Sun, Hao Ye, Zhiqiang Zhao, Ning Wang, Yuequan Wang, Shenwu Zhang, Wutong Zhao, Haotian Zhang, Zhonggui He, Cong Luo, Jin Sun · Bioactive materials · 2021

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.01.004

产品相关性评分: 暂不可用（备用分非真实AI评分）

关联性分析: 尚未完成有效分析。