解锁多模态非线性显微镜用于在连续波激发下深层组织成像,可调节升级转换纳米粒子
Jeongmo Kim1, Seunghun Lee1, Yundon Jeong1
1Department of Biomedical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Ulsan, 44919, Republic of Korea.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|March 21, 2025
概括
稀土化升级转换纳米粒子 (UCNPs) 允许使用连续波激光器进行先进的3D生物成像. 这一突破克服了昂贵的脉冲激光器在深度脑部成像和其他应用中的局限性.
科学领域:
- 生物医学光学 生物医学光学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 非线性显微镜提供了优异的3D成像,但受到昂贵的超快脉冲激光器的阻碍.
- 向上转换纳米粒子 (UCNPs) 提供了一个替代方案,在更简单的激发下表现出非线性光学特性.
- 稀土合纳米晶体,如Yb3+/Tm3+共合NaYF4,对多式非线性成像具有前景.
研究的目的:
- 为了证明UCNP的使用多式非线性显微镜与连续波 (CW) 激发.
- 为了实现深度脑血管网络的高分辨率体内3D成像.
- 探索超越成像的UCNP应用,例如有针对性的光调制.
主要方法:
- 使用Yb3+/Tm3+与NaYF4联合合的纳米晶体作为UCNP用于非线性光学响应.
- 使用简单的光学设置与CW激光激发.
- 在实体中对小鼠脑血管网络进行了3D成像,并可视化了血液流动动态.
主要成果:
- 在小鼠脑血管网络的高分辨率体内3D成像达到了800微米深度.
- 在CW激发下,UCNP的多模式非线性排放 (UV,蓝色,NIR) 已被证明.
- 通过视频速率成像可视化体内脑血管流动动力学,并实现深度选择性光调制.
结论:
- UCNPs为先进的非线性显微镜提供了脉冲激光器的经济有效的替代方案.
- 这种方法显著提高了深度大脑成像能力,克服了当前的局限性.
- 开辟了使用CW激光器的生物成像,光遗传学和光动力学治疗的新途径.


