Emisiones de banda estrecha sintonizables de nanocristales de núcleo / cáscara / cáscara sensibles al tinte en la...

Área de la Ciencia:

• Nanotecnología y Ciencias de los Materiales
• Óptica y imágenes biomédicas
• Química inorgánica

Sus antecedentes:

• El desarrollo de sondas de imagen avanzadas para la visualización de tejidos profundos es crucial para aplicaciones biomédicas.
• Las técnicas de imagen de infrarrojo cercano (NIR) existentes a menudo se enfrentan a limitaciones en la profundidad de penetración y la relación señal-ruido.
• Los nanomateriales orgánicos-inorgánicos híbridos ofrecen propiedades fotofísicas únicas para mejorar las capacidades de imagen.

Objetivo del estudio:

• Crear un sistema de nanocristales híbrido núcleo/capa/capa (CSS) orgánico-inorgánico para mejorar la emisión en la segunda ventana biológica (NIR-II).
• Para utilizar el verde de indocianina conjugado superficialmente (ICG) como cosechador de luz para sensibilizar la emisión NIR-II.
• Evaluar la eficacia de estos nanocristales CSS sensibilizados por ICG para imágenes ópticas de tejidos profundos.

Principales métodos:

• Síntesis de nanocristales epitaxiales NaYF4:Yb3+/X3+@NaYbF4@NaYF4:Nd3+ (X = Er, Ho, Tm, Pr) de núcleo/caparazón/caparazón (CSS, por sus siglas en inglés).
• Funcionalización de la superficie de los nanocristales CSS con colorante orgánico de color verde de la indocianina (ICG).
• Caracterización de las propiedades de la fotoluminiscencia, incluido el desplazamiento de Stokes y la intensidad de emisión.
• Experimentos de imágenes in vitro e in vivo a través de tejidos biológicos (por ejemplo, pechos de pollo) y sujetos vivos.

Principales resultados:

• El sistema híbrido demostró emisiones de banda estrecha en la ventana NIR-II (1000-1700 nm) con un gran desplazamiento de Stokes (> 200 nm).
• El ICG de superficie aumentó significativamente la intensidad de emisión NIR-II en aproximadamente 4 veces y proporcionó una amplia excitación (700-860 nm).
• Los nanocristales CSS dopados con Er3+ sensibilizados con ICG permitieron obtener imágenes claras a través de 9 mm de tejido mamario de pollo y la detección de señales a través de 22 mm.
• El rendimiento de imagen en la región NIR-II superó el de los nanocristales de conversión de Yb/Tm típicos en la región NIR-I.

Conclusiones:

• Los nanocristales CSS sensibilizados por ICG desarrollados son altamente efectivos para imágenes ópticas profundas en la ventana biológica NIR-II.
• Este sistema híbrido ofrece una profundidad y claridad de imagen superiores en comparación con las nanopartículas de conversión ascendente convencionales.
• Los hallazgos sugieren un potencial significativo para estos nanocristales en aplicaciones avanzadas de imágenes biomédicas in vivo.