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近红外纳米晶/量子点对温度传感进行精准探测

时间:2020-09-17 17:45:57       浏览:300

近红外纳米晶/量子点对温度传感进行精准探测

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近红外荧光比率型温度传感存在较大的组织穿透深度、较低的背景荧光干扰及无创探测等优点,所以在生物医学领域应用广阔。

但同时为避免荧光探测信号相互串扰,加之光在生物组织中的衰减系数具有波长依赖性,因此两个无交叠的荧光发射强度之比这一温敏参数不仅受温度调制,还与荧光信号在组织中的衰减系数及穿透深度有关

利用传统的近红外荧光比率型温度探测进行生物组织温度探测时,所得温敏参数会因光在组织中的衰减而偏离真实值,导致产生温度测量偏差。

 

中国科学院福建物质结构研究所陈学元课题组为改善加强生物组织内准确的温度探测提出利用基于稀土纳米晶/量子点复合物探针的双激发解码策略来实现生物组织内精准温度探测。

方法:

首先,利用核壳结构NaLuF4: Nd3+, Gd3+@NaGdF4稀土纳米晶PbS@CdS@ZnS量子点在两亲分子形成的胶束中进行自组装来构建稀土纳米晶/量子点复合物微球,并将在808nm激光激发下,波长均位于1057nm处的两个分别来自于纳米晶中Nd3+离子及量子点的发射的强度之比定义为温敏参数。

随后,利用Nd3+离子与量子点不同的光吸收特性,选用与808nm激光波长相近且共路的另一束830nm激光来单独激发出复合物中量子点的发光,最终通过此种双激发策略将1057nm处重叠的发射信号进行分离,并计算其发射强度比值作为温敏参数。

 

从实验上验证了双激发解码策略相较于传统近红外荧光比率型温度探测模式在生物组织内温度探测的准确度方面的优越性。如,当组织探测深度为~1.1 mm 时,若采用传统的近红外荧光比率型温度探测模式,即采用稀土纳米晶/量子点复合物中位于863nm处的Nd3+离子荧光发射和1025nm处的量子点荧光发射的强度之比作为温敏参数,则所产生的测量偏差为~43°C。在同一实验条件下,若采用双激发解码策略进行温度探测,所测温度与实际温度偏差仅为~2.3°C。

 

 

此外在近红外纳米荧光材料的电子结构、光学性能和生物应用研究方面取得了一系列进展。如,揭示了Nd3+在LiLuF4纳米晶中的局域电子能级结构并实现高灵敏温度探测;发展了一种近红外双激发比率型上转换荧光策略实现细胞内生物分子的精准检测;开发出CuInSe2基新型高效近红外二区发光量子点生物探针,并将其应用于循环肿瘤细胞检测和肿瘤靶向实时成像。

 

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