發(fā)布時間：2021-01-18 06:42

　　時間分辨成像是一種在時域?qū)用鎱^(qū)分熒光信息的成像技術(shù)。該技術(shù)能有效地消除自體熒光和光散射的背景干擾,從而極大地提高成像信噪比和靈敏度;同時該成像技術(shù)不依賴于生物組織的厚度,適用于生物活體多通道定量檢測。稀土發(fā)光納米材料具有獨特的光學(xué)性質(zhì),不僅在生物窗口內(nèi)存在多個近紅外窄帶輻射,而且具備長熒光壽命（微秒-毫秒范圍,長于生物內(nèi)源性熒光團3個數(shù)量級以上）,適用于時間分辨生物成像。特別是稀土納米晶可以通過調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)和組分實現(xiàn)其熒光壽命的人工精確調(diào)控,從而制備出系列壽命編碼型探針應(yīng)用于活體時間域分辨成像。本文主要闡述了稀土發(fā)光納米材料熒光壽命的普適性調(diào)控策略,系統(tǒng)地綜述了該材料在時間分辨成像中的最新研究進展,并展望了其未來發(fā)展趨勢。 

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報. 2020,41(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

壽命編碼防偽文件及儲存的光學(xué)信息。3種不同的圖像疊加成一個混合圖片,其中Tm壽命探針(CYb∶CTm)20∶4 是麥考瑞大學(xué)的標志,20∶4代表悉尼歌劇院,20∶0.5代表悉尼海港大橋。(a)熒光成像顯示的復(fù)合圖片;(b)根據(jù)像素壽命成分進行時間分辨掃描顯示的分離圖片[29]。

此外,復(fù)旦大學(xué)的張凡課題組在利用稀土發(fā)光壽命進行多路復(fù)合成像方面也做出了重要貢獻。在可見區(qū)的研究中,3種顏色(藍綠紅)的上轉(zhuǎn)換納米材料(NaGdF4∶Yb3+,Ln3+@NaYF4∶Yb3+@NaNdF4∶Yb3+@NaYF4,Ln=Tm,Er/Pr,Er)可分別通過多層核殼結(jié)構(gòu)和控制能量傳遞調(diào)控出不同壽命的信號,具有很強的編碼能力[19]。將不同壽命和顏色的上轉(zhuǎn)換納米材料封裝在多孔聚苯乙烯微球中,并分別修飾上9種人乳頭瘤病毒(HPV16,18,31,33,35,39,45,51,68)的DNA探針,在多壽命編碼的復(fù)合成像中,根據(jù)壽命和顏色不同可分辨出這9種高風(fēng)險的HPV。在近紅外區(qū)的研究中,3種壽命(τ=0.553,1.73,7.21 ms)的稀土下轉(zhuǎn)換納米材料NaGdF4@NaGdF4∶Yb3+,Er3+@NaYF4∶Yb3+ @NaNdF4∶Yb3+ 分別偶聯(lián)3種乳腺癌標記物的抗體,用于不同腫瘤分型的鑒定和分析[20]。將抗體標記的壽命編碼探針經(jīng)尾靜脈注入腫瘤小鼠體內(nèi),采集多個近紅外二區(qū)1 525 nm的熒光壽命信號進行編碼復(fù)合成像。該熒光壽命的復(fù)合成像結(jié)果顯示雌激素受體(ER)、黃體酮受體(PR)和人表皮生長因子受體2(HER2)3種標記物在MCF-7腫瘤中的表達分別為62.3%、17.9%和19.8%,而在BT-474腫瘤中的表達為25.4%、28%和46.6%,因此可以判斷出在不同的腫瘤細胞中3種腫瘤標記存在表達差異�？梢�,高通量的復(fù)合編碼成像能夠在活體中鑒別和檢測多種分子樣品,有可能成為核酸分析、蛋白鑒定和臨床診斷的一種新型重要工具。5 結(jié)論與展望

常見的惰性殼層有NaYF4、CaF2和NaLuF4,其主要作用是保護內(nèi)核摻雜的敏化劑和激活劑,避免其表面缺陷、雜質(zhì)和溶劑等引起發(fā)光猝滅現(xiàn)象。因此,惰性外殼包覆的稀土納米材料的熒光強度和壽命相對于單核納米材料均能夠顯著增加。如圖1所示,核殼結(jié)構(gòu)納米晶NaYF4∶10%Yb3+,30%Nd3+@CaF2在808 nm近紅外光的激發(fā)下,1 000 nm處的熒光壽命比單核納米晶NaYF4∶10%Yb3+,30%Nd3+增強了16倍[26]。此外,研究表明惰性殼層的包覆厚度也會影響稀土發(fā)光納米材料的熒光壽命。以稀土納米材料NaYF4∶Yb3+,Er3+包覆惰性殼層NaLuF4為例,在980 nm近紅外光激發(fā)下,隨著外層NaLuF4的厚度增加,該稀土材料在540 nm、654 nm和1 525 nm處的熒光壽命信號均得到與殼層厚度依賴性地增強[30]�？梢�,精確調(diào)控稀土納米材料的殼層厚度可以有效調(diào)節(jié)熒光壽命。2.2 離子摻雜濃度


本文編號：2984482