復旦張凡Angew Chem Int Edit：具有1530nm激發1180nm發射的第二近紅外上轉換納米探針用于活體生物傳感

【引語】

目前，熒光成像因其具有高的時空分辨率、實時性等優點，被廣泛應用在生物活體成像以及檢測領域。相對于近紅外一區（700-900 nm），近紅外二區成像（1000-1700 nm）在生物深層組織中具有更低的散射率以及背景熒光，賦予其更優異的組織穿透深度和成像質量。在過去的研究中，研究者利用具有近紅外二區發射的一些材料，例如單壁碳納米管、量子點、染料以及稀土摻雜納米材料應用于生物成像。但是多數材料激發波長位于生物近紅外第一窗口。而激發和發射同時位于近紅外第二窗口的材料有待研究。

【成果介紹】

最近，復旦大學化學系張凡教授團隊，通過Er敏化的作用，得到了具有近紅外二區激發及發射的納米材料（NaErF₄:Ho@NaYF₄）。該納米顆粒吸收波長位于1530 nm，并通過能量傳遞上轉換作用將能量傳給Ho，最終得到1180nm發射。Er³⁺在整個過程中既可以敏化Ho³⁺，自身在980nm處也有發射。本文將納米顆粒結合IR1061并置于微針陣列中，利用芬頓反應對1180nm及980nm強度比率的影響，實現了對炎癥部位雙氧水的高分辨率實時監測。利用1530nm的激發波長，巧妙的避免了染料自身熒光對于檢測的影響，得到了較好的結果。該研究為近紅外二區探針的開發提供了一個新的思路。

【圖文導讀】

圖1. （A）NaErF₄ :2%Ho@NaYF₄核殼結構上轉換納米晶體發光機理圖；(B) TEM, HAADF-STEM, HRTEM電鏡圖；（C）上轉換納米顆粒在可見光區以及近紅外二區的熒光發射光譜；(D)近紅外二區上轉換發光結合芬頓反應響催化降解IR1061染料實現成像比率熒光檢測雙氧水示意圖。

圖2.（A）微針的制備過程以及相關掃描電鏡、共聚焦等表征；（B）近紅外二區活體成像裝置示意圖；（C）炎癥小鼠驗證模型動態活體傳感成像，分別對980nm，1180nm通道的熒光進行成像采集以及熒光成像比率分析圖。

這一成果近期發表在Angewandte Chemie International Edition上，張凡教授、李曉民教授為該論文通訊作者，博士生劉璐為第一作者。

該論文作者為：Lu Liu, Shangfeng Wang, Baozhou Zhao, Peng Pei, Yong Fan, Xiaomin Li*, Fan Zhang*

原文文獻：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.

【導師介紹】

張凡 http://nanobiolab.fudan.edu.cn/

本文由張凡教授課題組投稿。

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