在低激光功率下最大限度地提高协同化CaF2:Yb,Er纳米颗粒的升级变换发光,以实现高效的细胞成像
Neha Dubey1,2, Sonali Gupta2,3, Sandeep B Shelar2
1Department of Chemistry, Sunandan Divatia School of Science, SVKM's NMIMS (Deemed To-Be) University, Mumbai 400056, India.
Molecules (Basel, Switzerland)
|September 14, 2024
概括
这项研究引入了一种用于生物成像的新方法,用于创建明亮上转化纳米粒子 (UCNPs). 这些新的CaF2:Yb3+,Er3+纳米粒子显示强烈的红色辐射,即使在低激光功率,适合细胞成像.
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:
- 上转化纳米粒子 (UCNPs) 对于生物成像非常有价值,但通常会受到低发光强度的影响.
- 提高UCNP强度通常需要功能化或高激光功率,限制生物应用.
- 开发具有内在高发光和适合低功率激发的UCNP至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新的方法,用于制备高度发光的联合化 (CaF2) 上转化纳米粒子 (UCNPs).
- 为了研究不同 (Er3+) 兴奋剂度对上转换发光 (UCL) 特性的影响.
- 为了证明这些UCNP在低激光功率下用于细胞成像应用的潜力.
主要方法:
- 在使用最小的表面活性剂和高压均化的情况下,在环境温度下与Ytterbium (Yb3+) 和不同度的Erbium (Er3+) 联合化CaF2.
- 使用X射线衍射 (XRD),传输电子显微镜 (TEM),TEM-能量散射X射线分析 (TEM-EDAX) 和X射线光电子光谱 (XPS) 的表征.
- 光发光和衰变研究以分析近红外 (NIR) 激发和使用共聚焦显微镜进行细胞成像的UCL特性.
主要成果:
- 合成的~12nm单相立方CaF2:Yb3+,Er3+纳米结构具有高晶度.
- 在没有功能化的情况下,即使在低NIR激光功率 (0.28-0.7W) 下,也实现了强大的上转换发光 (UCL) 和有效的红色发射.
- 优化Er3+兴奋剂度为最大UCL的3%,观察由于能量转移机制的更高度的火.
- 通过共聚焦显微镜成功证明了癌症细胞系中红色发光的细胞吸收和保留.
结论:
- 为制备高度晶体和发光的CaF2:Yb3+,Er3+UCNP建立了一个简单有效的方法.
- UCNPs具有可调节的UCL特性和强烈的红色发射,适用于低激光功率下的生物成像应用.
- 这些新型UCNP显示出体外细胞成像的巨大潜力,克服了传统UCNP的局限性.
