張凡教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道近紅外二區(qū)熒光納米探針用于高保真多通道壽命成像
? ? ? 基于不同熒光發(fā)射峰進(jìn)行的多通道檢測(cè)技術(shù)被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而由于活體組織復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)不同波長(zhǎng)具有的不同吸收和散射作用，即使利用近紅外二區(qū)熒光在生物組織中低散射和吸收的特性，活體多重檢測(cè)的定量準(zhǔn)確性仍然有待提高。目前利用鑭系元素?fù)诫s的熒光材料進(jìn)行近紅外二區(qū)壽命多通道檢測(cè)取得了突破性的進(jìn)展，然而該類(lèi)材料在構(gòu)筑不同熒光壽命的探針的同時(shí)，往往會(huì)造成探針之間較大的熒光強(qiáng)度差異，特別是短壽命材料的熒光強(qiáng)度通常較弱，易受到背景噪聲的干擾，從而難以實(shí)現(xiàn)多樣品信息的同時(shí)精確解析。
針對(duì)上述問(wèn)題，張凡教授研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了以Er3+作為發(fā)光中心的、雙界面結(jié)構(gòu)鑭系納米顆粒 (Er-DINPs：α-NaYF4@NaErF4: x%Ce@NaYbF4@NaErF4: x%Ce@NaYF4)，通過(guò)平衡Yb3+的敏化作用及Ce3+的促進(jìn)交叉弛豫作用對(duì) Er3+熒光強(qiáng)度和壽命進(jìn)行調(diào)節(jié)，成功實(shí)現(xiàn)了Er3+近紅外二區(qū)下轉(zhuǎn)換（1525 nm）熒光強(qiáng)度增強(qiáng)和熒光壽命可調(diào)的特性。利用材料優(yōu)勢(shì)，該工作進(jìn)一步證明了在保證多樣品間熒光強(qiáng)度差異較?。◤?qiáng)度差異< 20%）的條件下，可以在較低的信噪比下解析出更準(zhǔn)確的熒光壽命值（解析誤差<10%）及信號(hào)區(qū)域（像素保留率>80%），最終實(shí)現(xiàn)高保真熒光壽命多通道成像(有效像素保留率>80%)。該工作為鑭系納米材料熒光強(qiáng)度和壽命的靈活調(diào)控提供了新思路，同時(shí)也為提高活體壽命多通道成像的半定量或定量分析準(zhǔn)確性提供了重要參考。這一研究成果以“High-fidelity NIR-II multiplexed lifetime bioimaging with bright double interfaced lanthanide nanoparticles”為題在線(xiàn)發(fā)表于《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.,?2021, 60, 23545-23551）。課題組碩士研究生朱昕燕為第一作者。
該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市分子催化與功能材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金、國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目的大力支持。
示意圖: (a) 納米顆粒多層結(jié)構(gòu)示意圖；(b) 熒光發(fā)射光譜及熒光壽命光譜圖；(c) 不同熒光強(qiáng)度材料進(jìn)行壽命多通道成像解析效果對(duì)比圖；(d) 活體實(shí)時(shí)熒光強(qiáng)度成像及壽命多通道成像示意圖。
? ? ?全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108124
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