Advanced Materials:多色纳米“夜明珠”

高对比度多元发光成像因其高灵敏度和高时空分辨率的特点在防伪,体外及体内发光成像应用领域日益引起广泛重视。荧光成像会受到强激发光的散射光和背景荧光的强烈干扰,从而难以获得高对比度的成像结果。为了解决这一问题,大量的研究致力于制备长荧光寿命的光学探针。但,现有的荧光探针的荧光寿命普遍在微妙和毫秒范围。人们不得不使用精密的快门装置和复杂的计算机算法来实现荧光信号与激发光相关噪声的高效分离。与上述荧光探针不同的是,和“夜明珠” 誓一样,长余辉发光纳米粒子具有独特天然的长达数小时、甚至数天的超长发光寿命。基于长余辉属性,多色长余辉发光纳米粒子可以称作多色纳米“夜明珠”,为光学防伪,成像应用提供新型的免快门时间分辨发光成像工具,有助于克服目前时间分辨荧光探针在多元光学中所遇到的问题,并将促进光学成像和许多相关技术的进一步发展。

美国麻省大学医学院(UMMS)Gang Han团队和暨南大学环境学院李战军课题组针对这一问题通过一种简易的模板法开发了这种多色AGNPs。这些AGNPs具有尺寸单一、形貌规则、光谱可调、发光亮度高等特点。应用这些AGNPs可以在不使用精密的时间快门装置前提下,实现高对比度的多通道防伪和动物体外及体内多通道余辉发光成像。相关结果发表在Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.202003881)上。并被选为back cover 。

合成的AGNPs的尺寸被控制在约70 nm。通过铟掺杂,在AGNPs中产生明亮的蓝色长余辉发光。通过共掺杂铟和二价锰离子,实现了从蓝色至黄色的高效的多色长余辉发光。通过共掺杂铟/铽,铟/镝,可进一步实现了明显增强的绿色和白色长余辉发光调节。铟掺杂具有同时增强多种发光离子长余辉发光的性质。由于AGNPs具有多色发光性质,这些AGNPs不仅可以在体外应用于各种依赖于多种发光光谱的光学应用(如彩色余晖防伪),而且还可以通过一个逻辑判断表格和选择不同的滤光片,在动物体内实现多元发光成像。这种由下而上的模板合成方法可以得到性能优异的AGNPs,从而使得高质量的多元余辉发光成像应用成为可能。我们的研究结果不仅提供了具有丰富光谱性质的AGNPs,而且提供了一种可能的增强余辉性能的掺杂改性策略。基于这些AGNPs丰富的光学性质,优异的几何学特征,高质量的成像能力,本研究将有助于进一步开发AGNPs在各个研究领域的潜在应用。