复旦张凡：具有1530nm激发1180nm发射的第二近红外上转换纳米探针用于活体生物传感

【引语】

目前，荧光成像因其具有高的时空分辨率、实时性等优点，被广泛应用在生物活体成像以及检测领域。相对于近红外一区（700-900 nm），近红外二区成像（1000-1700 nm）在生物深层组织中具有更低的散射率以及背景荧光，赋予其更优异的组织穿透深度和成像质量。在过去的研究中，研究者利用具有近红外二区发射的一些材料，例如单壁碳纳米管、量子点、染料以及稀土掺杂纳米材料应用于生物成像。但是多数材料激发波长位于生物近红外第一窗口。而激发和发射同时位于近红外第二窗口的材料有待研究。

【成果介绍】

最近，复旦大学化学系张凡教授团队，通过Er敏化的作用，得到了具有近红外二区激发及发射的纳米材料（NaErF₄:Ho@NaYF₄）。该纳米颗粒吸收波长位于1530 nm，并通过能量传递上转换作用将能量传给Ho，最终得到1180nm发射。Er³⁺在整个过程中既可以敏化Ho³⁺，自身在980nm处也有发射。本文将纳米颗粒结合IR1061并置于微针阵列中，利用芬顿反应对1180nm及980nm强度比率的影响，实现了对炎症部位双氧水的高分辨率实时监测。利用1530nm的激发波长，巧妙的避免了染料自身荧光对于检测的影响，得到了较好的结果。该研究为近红外二区探针的开发提供了一个新的思路。

【图文导读】

图1. （A）NaErF₄ :2%Ho@NaYF₄核壳结构上转换纳米晶体发光机理图；(B) TEM, HAADF-STEM, HRTEM电镜图；（C）上转换纳米颗粒在可见光区以及近红外二区的荧光发射光谱；(D)近红外二区上转换发光结合芬顿反应响催化降解IR1061染料实现成像比率荧光检测双氧水示意图。

图2.（A）微针的制备过程以及相关扫描电镜、共聚焦等表征；（B）近红外二区活体成像装置示意图；（C）炎症小鼠验证模型动态活体传感成像，分别对980nm，1180nm通道的荧光进行成像采集以及荧光成像比率分析图。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition上，张凡教授、李晓民教授为该论文通讯作者，博士生刘璐为第一作者。

该论文作者为：Lu Liu, Shangfeng Wang, Baozhou Zhao, Peng Pei, Yong Fan, Xiaomin Li*, Fan Zhang*

原文文献：Er³⁺ Sensitized 1530 nm to 1180 nm Second Near-Infrared Window Upconversion Nanocrystals for in Vivo Biosensing，Angew. Chem. Int. Ed., 2018, DOI: 10.1002/anie.201802889.