光氧化触发了碳纳米点中的超长光后光
Guang-Song Zheng1, Cheng-Long Shen1, Chun-Yao Niu1
1Henan Key Laboratory of Diamond Optoelectronic Materials and Devices, Key Laboratory of Material Physics, Ministry of Education, and School of Physics and Microelectronics, Zhengzhou University, Zhengzhou, 450052, China.
Nature communications
|March 16, 2024
概括
研究人员开发了近红外碳纳米点,后照时间为5.9小时,克服了生物相容发光材料的挑战. 这一突破使得精确的瘤手术具有深层组织透和高信号到背景比率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 开发具有长发射波长,持久寿命和水溶性生物相容的光照后材料具有挑战性.
- 现有的稀土或有机长时间持久发光材料在某些应用中存在局限性.
研究的目的:
- 为了创建近红外 (NIR) 后发光碳纳米颗粒 (CD) 延长寿命和良好的水溶性.
- 调查这些CD中持续发光的背后机制.
- 为了证明其生物医学应用的潜力,特别是指导手术.
主要方法:
- 采用光氧化策略来合成NIR光后光 CD.
- 结构分析,超快动力学和密度函数理论 (DFT) 模拟被用来理解发光机制.
- 在水溶液中研究了以大小为依赖的光照后寿命演变.
- 在小鼠模型上进行了体内实验,用于引导瘤切除.
主要成果:
- 成功合成了具有异常长寿命 (长达5.9小时) 的NIR光后光CD.
- 观察到依赖于尺寸的余寿命,从3.4到5.9小时不等.
- 阐明了持久发光机制,涉及光氧化诱导的二氧化中间体和硬质阻碍效应.
- 尼尔射线发光达到20毫米的组织透深度.
- 在小鼠模型上成功进行了超长后光引导手术,以精确切地切除瘤.
结论:
- 开发的光氧化策略产生了具有前所未有的长寿命的生物相容的NIR后照光CD.
- 这些发现提供了对CD中持久发光的机制理解.
- 这些CD显示出临床应用在精确瘤切除和诊断中的显著潜力,因为它们的深层组织透,安全性和准能力.
