自发光探测器具有从生物发光到NIR-IIbb的单步能量转换
Zhao Jiang1, Zhiwen Yang1, Wanwan Li1
1State Key Laboratory of Metal Matrix Composites, School of Materials Science and Engineering, Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan Road, Shanghai, 200240, P. R. China.
Advanced healthcare materials
|October 9, 2023
概括
研究人员开发了一种新型的自发光探测器,可以将可见光转化为深度透的近红外IIb (NIR-IIb) 光. 这一突破使得更好的深层组织成像和病变检测具有前所未有的清晰度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 近红外 (NIR) 探针对于深层组织成像至关重要,因为它减少了光散射和自光.
- 现有的NIR探测器经常受到有限的辐射波长的影响,并且需要复杂的多步骤能量传输过程.
- 开发高效的可见光转换为NIR的方法对于推进深度透成像能力至关重要.
研究的目的:
- 为了建立从可见光到NIR-IIb区域 (>1500 nm) 的直接波长转换.
- 在宿主纳米晶体内开发新的敏感剂-激活剂离子对,以实现高效的光子转换.
- 创建一个能够将生物发光转换为NIR-IIb发光的自我发光探针,用于深层病变检测.
主要方法:
- 设计和合成了新型纳米晶体,结合了具有量身定制的能量水平的敏化剂-激活剂离子对.
- 通过连贯的表轴生长利用ZnS被动化来增强纳米晶体的稳定性和量子产量.
- 将开发出来的纳米晶与光酶结合起来,以实现单步生物发光到NIR-IIb的能量转移.
主要成果:
- 准备的宽带可见光响应纳米晶体,呈现强烈的NIR-IIb发射.
- 通过ZnS被动化实现了增强的量子产量 (高达7.4%) 和稳定性.
- 在使用自发光探针的猪模型中,证明了最大6毫米的组织透深度.
结论:
- 开发的纳米晶体系统能够有效地将可见光和生物发光转化为NIR-IIb发射.
- 探测器的卓越光子转换性能和深入透能力为深层病变的高分辨率成像提供了显著的潜力.
- 这项工作提出了一个有前途的战略,通过克服当前NIR探测器的局限性来推进生物医学成像.
