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      近紅外納米晶/量子點對溫度傳感進行精準探測

      時間:2020-09-17 17:45:57       瀏覽:733

      近紅外納米晶/量子點對溫度傳感進行精準探測

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      近紅外熒光比率型溫度傳感存在較大的組織穿透深度、較低的背景熒光干擾及無創探測等優點,所以在生物醫學領域應用廣闊。

      但同時為避免熒光探測信號相互串擾,加之光在生物組織中的衰減系數具有波長依賴性,因此兩個無交疊的熒光發射強度之比這一溫敏參數不僅受溫度調制,還與熒光信號在組織中的衰減系數及穿透深度有關。

      利用傳統的近紅外熒光比率型溫度探測進行生物組織溫度探測時,所得溫敏參數會因光在組織中的衰減而偏離真實值,導致產生溫度測量偏差。

       

      中國科學院福建物質結構研究所陳學元課題組為改善加強生物組織內準確的溫度探測,提出利用基于稀土納米晶/量子點復合物探針的雙激發解碼策略來實現生物組織內精準溫度探測。

      方法:

      首先,利用核殼結構NaLuF4: Nd3+, Gd3+@NaGdF4稀土納米晶PbS@CdS@ZnS量子點在兩親分子形成的膠束中進行自組裝來構建稀土納米晶/量子點復合物微球,并將在808nm激光激發下,波長均位于1057nm處的兩個分別來自于納米晶中Nd3+離子及量子點的發射的強度之比定義為溫敏參數。

      隨后,利用Nd3+離子與量子點不同的光吸收特性,選用與808nm激光波長相近且共路的另一束830nm激光來單獨激發出復合物中量子點的發光,最終通過此種雙激發策略將1057nm處重疊的發射信號進行分離,并計算其發射強度比值作為溫敏參數。

       

      從實驗上驗證了雙激發解碼策略相較于傳統近紅外熒光比率型溫度探測模式在生物組織內溫度探測的準確度方面的優越性。如,當組織探測深度為~1.1 mm 時,若采用傳統的近紅外熒光比率型溫度探測模式,即采用稀土納米晶/量子點復合物中位于863nm處的Nd3+離子熒光發射和1025nm處的量子點熒光發射的強度之比作為溫敏參數,則所產生的測量偏差為~43°C。在同一實驗條件下,若采用雙激發解碼策略進行溫度探測,所測溫度與實際溫度偏差僅為~2.3°C。

       

       

      此外在近紅外納米熒光材料的電子結構、光學性能和生物應用研究方面取得了一系列進展。如,揭示了Nd3+在LiLuF4納米晶中的局域電子能級結構并實現高靈敏溫度探測;發展了一種近紅外雙激發比率型上轉換熒光策略實現細胞內生物分子的精準檢測;開發出CuInSe2基新型高效近紅外二區發光量子點生物探針,并將其應用于循環腫瘤細胞檢測和腫瘤靶向實時成像。

       

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