哈尔滨工业大学陈冠英/郑州大学贾陌尘AM：体内三维荧光测温取得进展
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阅读： 2024/1/18 14:04:00
荧光纳米测温学在监视细胞器功能、诊断器官炎症和辅助光热治疗方面显示出巨大前景，但当前备受欢迎的比率型温度探针仍然存在一些问题亟待解决：一是位于NIR-II区探针的相对灵敏度（Sr）较低；二是生物组织与荧光信号的相互作用会造成严重的读数误差；三是如何提取探针的位置信息、构建三维热成像。鉴于此，哈尔滨工业大学陈冠英课题组与郑州大学贾陌尘针对比率型荧光温度探针在体内的三维热成像问题作了深入研究，并取得进展。
图1：温度探针的组装
高灵敏NIR-II区比率型温度探针的设计
研究者通过微乳液法将Yb3+/Nd3+掺杂的核壳纳米晶和Ag2S量子点组装到一起，利用在生理温度范围内极其敏感的Ag2S发射（1200 nm）和不敏感的Yb3+发射（980 nm）构建高灵敏比率型温度探针。随后调控两种子材料的比例来激活Ag2S向Yb3+的反向能量传递，这有利于进一步提高探针的灵敏度，使Sr的最大值达到7.8 % ℃?1（43.5 ℃），且在25.5-43.5 ℃范围内高于6.5% ℃?1。
图2：温度探针的性能调控
探针的深度信息提取及三维热成像构建
另外，研究者发现从Yb3+发射提取的比值R1不受温度、pH等条件的影响，仅取决于组织穿透深度，因此可以用于获得探针的深度信息。然后通过校准程序来校正从Yb3+和Ag2S发射峰提取的温度反馈信号R2，可以显著降低由组织诱导的光谱信号失真所造成的误差。
图3：温度探针的体内测温自校准
最后，研究者利用所设计的具有自校准功能的高灵敏NIR-II区比率型温度探针演示了体内三维热成像，提供了不同组织穿透深度的精确热像图，进而可以准确诊断小鼠体内炎症。
图4：体内三维热成像
参考文献：
D. Li, M. Jia*, T. Jia, G. Chen*, Ultrasensitive NIR-II Ratiometric Nanothermometers for 3D In Vivo Thermal Imaging. Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202309452.
转自：“高分子科学前沿”微信公众号
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