新型强红光发射的多功能纳米探针的构建及生物成像应用

AFM

镧系元素掺杂的上转换纳米晶由于其优异的上转换发光性质而被认为是新一代生物成像探针。在生物光学成像领域,近红外(700-1100 nm)及红光(600-700 nm)区域被誉为生物组织的“光学成像窗口”。因此,把激发和发射峰同时引入到“光学窗口”对于深层组织的活体光学成像尤为重要。Yb/Er掺杂的NaLnF4体系被认为是最有效的上转换发光系统。然而这些体系的上转换发射一般以短波长的绿光为主,这种短波长(<600 nm)的发射由于其较差的组织穿透性,从而极大的限制了其在活体生物成像方面的应用。如何抑制该体系的短波长绿色发射,增强长波长的红色发射,是实现该体系在生物成像应用的关键问题。然而,在不改变稀土离子掺杂的前提下,通过改变其他单一掺杂成分而实现多色发射和增强的红光发射是一个全新的课题和挑战。除了发射波长的影响,发光强度是影响生物成像的另一个重要因素,越强的发光能够得到更高的信噪比。因此,开发一种简单的方法能同时实现相/结构控制、增强的上转换发光,特别是增强的红色发射将具有重要的意义。

 湖南师范大学物理系曾松军博士、香港理工大学应用物理系郝建华教授及其研究团队在新型上转换纳米探针的可控合成及其生物成像方面取得重要进展。他们开发了一种简单的过渡金属离子掺杂的方法,在Yb/Er共掺的NaLnF4体系中通过改变Mn2+的掺杂量同时实现了纳米探针的相/尺寸调控,多色调节,和增强上转换以及红光发射。而且,这种新型的强红光发射的多模式纳米探针能成功应用于生物活体的光学和X-射线成像,能实现小鼠的肺部血管显影。该研究为构建新型的高衬度光学成像纳米探针提供了新的方案以及实现途径。相关论文在线发表在Adv. Funct. Mater., 被选为Back Cover。