時(shí)間分辨成像是一種在時(shí)域?qū)用鎱^(qū)分熒光信息的成像技術(shù)。該技術(shù)能有效地消除自體熒光和光散射的背景干擾,從而極大地提高成像信噪比和靈敏度;同時(shí)該成像技術(shù)不依賴(lài)于生物組織的厚度,適用于生物活體多通道定量檢測(cè)。稀土發(fā)光納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì),不僅在生物窗口內(nèi)存在多個(gè)近紅外窄帶輻射,而且具備長(zhǎng)熒光壽命（微秒-毫秒范圍,長(zhǎng)于生物內(nèi)源性熒光團(tuán)3個(gè)數(shù)量級(jí)以上）,適用于時(shí)間分辨生物成像。特別是稀土納米晶可以通過(guò)調(diào)節(jié)納米結(jié)構(gòu)和組分實(shí)現(xiàn)其熒光壽命的人工精確調(diào)控,從而制備出系列壽命編碼型探針應(yīng)用于活體時(shí)間域分辨成像。本文主要闡述了稀土發(fā)光納米材料熒光壽命的普適性調(diào)控策略,系統(tǒng)地綜述了該材料在時(shí)間分辨成像中的最新研究進(jìn)展,并展望了其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。 

【文章來(lái)源】：發(fā)光學(xué)報(bào). 2020,41(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

壽命編碼防偽文件及儲(chǔ)存的光學(xué)信息。3種不同的圖像疊加成一個(gè)混合圖片,其中Tm壽命探針(CYb∶CTm)20∶4 是麥考瑞大學(xué)的標(biāo)志,20∶4代表悉尼歌劇院,20∶0.5代表悉尼海港大橋。(a)熒光成像顯示的復(fù)合圖片;(b)根據(jù)像素壽命成分進(jìn)行時(shí)間分辨掃描顯示的分離圖片[29]。

此外,復(fù)旦大學(xué)的張凡課題組在利用稀土發(fā)光壽命進(jìn)行多路復(fù)合成像方面也做出了重要貢獻(xiàn)。在可見(jiàn)區(qū)的研究中,3種顏色(藍(lán)綠紅)的上轉(zhuǎn)換納米材料(NaGdF4∶Yb3+,Ln3+@NaYF4∶Yb3+@NaNdF4∶Yb3+@NaYF4,Ln=Tm,Er/Pr,Er)可分別通過(guò)多層核殼結(jié)構(gòu)和控制能量傳遞調(diào)控出不同壽命的信號(hào),具有很強(qiáng)的編碼能力[19]。將不同壽命和顏色的上轉(zhuǎn)換納米材料封裝在多孔聚苯乙烯微球中,并分別修飾上9種人乳頭瘤病毒(HPV16,18,31,33,35,39,45,51,68)的DNA探針,在多壽命編碼的復(fù)合成像中,根據(jù)壽命和顏色不同可分辨出這9種高風(fēng)險(xiǎn)的HPV。在近紅外區(qū)的研究中,3種壽命(τ=0.553,1.73,7.21 ms)的稀土下轉(zhuǎn)換納米材料NaGdF4@NaGdF4∶Yb3+,Er3+@NaYF4∶Yb3+ @NaNdF4∶Yb3+ 分別偶聯(lián)3種乳腺癌標(biāo)記物的抗體,用于不同腫瘤分型的鑒定和分析[20]。將抗體標(biāo)記的壽命編碼探針經(jīng)尾靜脈注入腫瘤小鼠體內(nèi),采集多個(gè)近紅外二區(qū)1 525 nm的熒光壽命信號(hào)進(jìn)行編碼復(fù)合成像。該熒光壽命的復(fù)合成像結(jié)果顯示雌激素受體(ER)、黃體酮受體(PR)和人表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)3種標(biāo)記物在MCF-7腫瘤中的表達(dá)分別為62.3%、17.9%和19.8%,而在BT-474腫瘤中的表達(dá)為25.4%、28%和46.6%,因此可以判斷出在不同的腫瘤細(xì)胞中3種腫瘤標(biāo)記存在表達(dá)差異�？梢�(jiàn),高通量的復(fù)合編碼成像能夠在活體中鑒別和檢測(cè)多種分子樣品,有可能成為核酸分析、蛋白鑒定和臨床診斷的一種新型重要工具。5 結(jié)論與展望

常見(jiàn)的惰性殼層有NaYF4、CaF2和NaLuF4,其主要作用是保護(hù)內(nèi)核摻雜的敏化劑和激活劑,避免其表面缺陷、雜質(zhì)和溶劑等引起發(fā)光猝滅現(xiàn)象。因此,惰性外殼包覆的稀土納米材料的熒光強(qiáng)度和壽命相對(duì)于單核納米材料均能夠顯著增加。如圖1所示,核殼結(jié)構(gòu)納米晶NaYF4∶10%Yb3+,30%Nd3+@CaF2在808 nm近紅外光的激發(fā)下,1 000 nm處的熒光壽命比單核納米晶NaYF4∶10%Yb3+,30%Nd3+增強(qiáng)了16倍[26]。此外,研究表明惰性殼層的包覆厚度也會(huì)影響稀土發(fā)光納米材料的熒光壽命。以稀土納米材料NaYF4∶Yb3+,Er3+包覆惰性殼層NaLuF4為例,在980 nm近紅外光激發(fā)下,隨著外層NaLuF4的厚度增加,該稀土材料在540 nm、654 nm和1 525 nm處的熒光壽命信號(hào)均得到與殼層厚度依賴(lài)性地增強(qiáng)[30]。可見(jiàn),精確調(diào)控稀土納米材料的殼層厚度可以有效調(diào)節(jié)熒光壽命。2.2 離子摻雜濃度


本文編號(hào)：2984482