第2次近赤外線生物ウィンドウにおける染料感受型コア/シェル/シェルナノ結晶からの調節可能な狭帯域放射
Wei Shao1,2, Guanying Chen1,2, Andrey Kuzmin1
1Institute for Lasers, Photonics, and Biophotonics and Department of Chemistry, University at Buffalo, State University of New York , Buffalo, New York 14260, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 10, 2016
まとめ
近赤外線II (NIR-II) バイオイメージングを 強化する有機-無機ナノ結晶システムを開発しました このシステムはインドシアニングリーン (ICG) を使用して,放射の強度を高め,深層組織画像を可能にします.
科学分野:
- ナノテクノロジーと材料科学
- バイオメディカル光学とイメージング
- 無機化学
背景:
- 生物医学的な応用には 深い組織を可視化するための 先進的なイメージングプローブの開発が不可欠です
- 既存の近赤外線 (NIR) 画像技術では,浸透深さと信号対ノイズ比が制限されています.
- ハイブリッドの有機-無機ナノマテリアルは 画像処理能力の向上のために 独特の光物理的特性を備えています
研究 の 目的:
- 第2生物ウィンドウ (NIR-II) で放出を強化するための有機と無機のコア/シェル/シェル (CSS) のナノクリスタルシステムを作成する.
- 表面結合インドシアニングリーン (ICG) を NIR-II 放射を感知する光ハーベスターとして利用する.
- ICG感受性CSSナノ結晶の深層組織光学画像の有効性を評価する
主な方法:
- エピタキシアルNaYF4:Yb3+/X3+@NaYbF4@NaYF4:Nd3+ (X = Er, Ho, Tm, Pr) コア/シェル/シェル (CSS) ナノ結晶の合成
- インドシアニングリーン (ICG) 有機染料によるCSSナノ結晶の表面機能化.
- ストークスシフトと放射強度を含む光発光特性.
- 生物学的組織 (例えば,鶏の乳房) と生きた被験者によるインビトロおよびインビボ画像実験.
主要な成果:
- ハイブリッドシステムは,NIR-IIウィンドウ (1000~1700 nm) で大きなストークスシフト (>200 nm) を有する狭帯域の放射を証明した.
- 表面ICGは,NIR-II放射の強度を約4倍に増加させ,広範囲の刺激 (700~860 nm) を提供した.
- ICG感受性Er3+ドーピングされたCSSナノ結晶は,鶏の乳腺組織の9mmを通して明確なイメージングと22mmを通して信号検出を可能にしました.
- NIR-II領域のイメージング性能は,NIR-I領域の典型的なYb/Tmコードアップ変換ナノ結晶の性能を上回りました.
結論:
- 開発されたICG感受性CSSナノ結晶は,NIR-II生物ウィンドウでの深層光学画像に非常に有効です.
- このハイブリッドシステムは 従来のアップコンバーティングナノ粒子と比較して 優れた画像の深さと明晰さを提供します
- この発見は,これらのナノ結晶が先端の in vivo バイオメディカル イメージング アプリケーションにおいて有意義な可能性を提示しています.
