五个近红外发射的石墨烯量子点用于多重生物成像

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 近红外 (NIR) 光成像提供深层组织透和低背景自光,使其对诊断有价值.
• 现有的NIR光体往往缺乏治疗性,具有较差的光稳定性,并引发毒性问题.
• 石墨烯量子点 (GQD) 正因其独特的光学和电子特性而成为有前途的纳米材料.

研究的目的:

• 开发和评估具有近红外 (NIR) 范围的光谱分离光的生物相容石墨烯量子点 (GQD).
• 通过使用理论计算,研究GQD中NIR光学属性的起源.
• 评估这些GQD在细胞成像和多重复合中的潜力.

主要方法:

• 合成和表征五种类型的生物相容的GQDs与稀土金属或杂,或从减少的石墨烯氧化物衍生.
• 哈特里-福克计算来确定NIR光的起源.
• 在HEK-293细胞中进行了体外细胞内化研究.
• 测量光学属性,包括量子产量和光稳定性.
• 在NIR-I和NIR-II光谱窗口中同时进行多重成像.

主要成果:

• 五种类型的GQD在NIR激发后表现出光谱分离的NIR光 (928-1053nm).
• NIR光学特性归因于稀土金属的兴奋剂或缺陷状态,由Hartree-Fock计算证实.
• GQDs显示了适度的量子产量 (高达1.34%) 和出色的光稳定性 (>4小时).
• 生物相容的GQD度 (0.5-2 mg ml-1) 已成功地被内化到HEK-293细胞中用于体外成像.
• 在NIR-I和NIR-II中同时进行多重成像是使用开发的GQD平台实现的.

结论:

• 开发的生物相容的GQD具有可调节的NIR光,高光稳定性和出色的生物相容性.
• 这些新的GQD平台能够在不同的NIR光谱区域同时进行多重成像.
• 这些发现表明,这些GQD在多分析仪测试和多波长生物成像中具有重大潜力,特别是在组合疗法中.