【原】《自然·納米技術(shù)》：用于NIR-II成像的X射線激活長(zhǎng)余輝納米材料

材料科學(xué)網(wǎng) 2022-01-11

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長(zhǎng)余輝發(fā)光不受背景自發(fā)熒光的影響，因此具有高對(duì)比度生物老化的前景。然而，目前用于體內(nèi)成像的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要是塊材晶體，其特征是尺寸和形態(tài)不均勻，發(fā)射波長(zhǎng)短。

在這里，復(fù)旦大學(xué)，河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新加坡國(guó)立大學(xué)，天津大學(xué)國(guó)際學(xué)校的研究人員報(bào)告了一系列X射線激活的摻鑭納米顆粒，它們?cè)诘诙€(gè)近紅外窗口（NIR-II，1000–1700）。核殼工程可實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧NIR-II持續(xù)發(fā)光，其在信噪比、體內(nèi)多路編碼和多級(jí)加密的準(zhǔn)確性以及在解析小鼠腹部血管、腫瘤和深部組織中的輸尿管方面優(yōu)于NIR-II熒光，具有高達(dá)四倍的信噪比和三倍的清晰度。這些合理設(shè)計(jì)的納米顆粒還允許內(nèi)臟的高對(duì)比度多重成像和小鼠腫瘤的多模式NIR-II持續(xù)發(fā)光-磁共振-正電子發(fā)射斷層成像。相關(guān)論文以題目為“X-ray-activated persistent luminescence nanomaterials for NIR-IIimaging”發(fā)表在Nature Nanotechnology期刊上。

論文鏈接：

https://www./articles/s41565-021-00922-3

具有低組織散射的第二近紅外窗口中的光學(xué)成像由于其高靈敏度和高時(shí)空分辨率，在生物和醫(yī)學(xué)科學(xué)中具有巨大的實(shí)用價(jià)值。最近，一項(xiàng)臨床研究也強(qiáng)調(diào)了術(shù)中NIR-熒光（FL）成像和NIR-II圖像引導(dǎo)手術(shù)的臨床潛力。然而，由于不可避免的實(shí)時(shí)激發(fā)光導(dǎo)致的組織自動(dòng)熒光背景，仍然存在限制，這影響了活體組織的成像質(zhì)量和特異性，以及寬場(chǎng)成像中潛在的光誘導(dǎo)過(guò)熱和不均勻照明。持續(xù)發(fā)光（PL）是一種獨(dú)特的光學(xué)現(xiàn)象，在激發(fā)停止后可持續(xù)數(shù)分鐘甚至數(shù)小時(shí)。因此，它有望應(yīng)用于體內(nèi)生物成像和生物傳感，以及體內(nèi)安全加密和信息存儲(chǔ)。

然而，當(dāng)前一代PL材料主要是大晶體，采用合成方法生長(zhǎng)，包括在極高溫度，缺乏納米結(jié)構(gòu)調(diào)制和表面特性可調(diào)性。可見(jiàn)光（400–700 nm）和第一近紅外窗口中的發(fā)射使變得復(fù)雜，這阻礙了深部高對(duì)比度成像。另一方面，這些材料通常需要紫外線或可見(jiàn)光進(jìn)行充電，這限制了它們的能量富集，尤其是在存在組織散射和吸收的情況下。相比之下，用于放射治療和生物成像的高能X射線可以激活具有大帶隙的材料并刺激PL，但發(fā)射仍然限于紫外線和可見(jiàn)光波段。迄今為止，在NIR-II窗口中具有可調(diào)諧發(fā)光的X射線激活納米級(jí)PL材料以及用于活體成像的良好控制的多功能納米結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)構(gòu)成了一個(gè)顯著的挑戰(zhàn)，仍有待探索。（文：愛(ài)新覺(jué)羅星）

圖1 | X射線激發(fā)的PL。

圖2 | NIR-II采用多層PLNP的PL復(fù)用編碼。

圖3 |用于體內(nèi)高對(duì)比度PL成像的X射線激活Ln-PLNP。

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