生物体可代谢的近红外二区稀土纳米晶实现高分辨动态血管成像

科技工作者之家 2020-04-16

来源:X一MOL资讯

原标题:Chem. Mater.:生物体可代谢的近红外二区稀土纳米晶实现高分辨动态血管成像

英文原题:Clearable Shortwave-Infrared-Emitting NaErF4 Nanoparticles for Non-invasive Dynamic Vascular Imaging

通讯作者:陈冠英,哈尔滨工业大学;曾松军,湖南师范大学

作者:Hui Li, Xin Wang, Xiaolong Li, Songjun Zeng*, and Guanying Chen*

相对于近红外一区(NIR-I, 700-950 nm)成像,近红外二区光学成像(NIR-II, 1000-1700 nm)在成像灵敏度、穿透深度和空间分辨率方面有着显著提高。另外,红外光波长越长,生物组织散射则越低。因为这两个原因,近年来,位于近红外第二窗口(NIR-II, 1000 nm~1700 nm)的探针材料得到了广泛的关注。目前报道的最长发射波长为含铒的探针材料,发射波长位于1525 nm。
因而,富含铒离子的NaErF4无机纳米晶有望成为新型高效的近红外二区探针。然而,迄今为止还缺少对NaErF4纳米晶的近红外二区下转换发光性能的系统研究,同时该无机材料不具有生物可降解性,会在生物体内滞留和富集,从而引起潜在的生物毒性。
针对于此,哈尔滨工业大学陈冠英教授和湖南师范大学曾松军教授合作制备了小尺寸NaErF4纳米晶(7.4 nm),采用材料晶相和核壳结构精准调控策略,实现了高效近红外二区发射,并同时实现了小鼠及全身血管的高分辨动态血管成像。另外,利用纳米晶的小尺寸效应,实现了探针在生物体内的快速代谢清除。

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该工作的主要要点如下:(1)系统探究晶相、内核与壳层基质材料的晶格失配度、壳层厚度对NaErF4纳米晶近红外二区发光的影响。尺寸为13 nm的六角相β-NaErF4@NaYF4核壳纳米晶量子产率高达10%。(2)水溶性配体(PAA)修饰优化六角相β-NaErF4@NaYF4核壳纳米晶,制备水相纳米探针,成功实现高空间分辨率(58微米)小鼠脑部及全身血管动态荧光成像。(3)经尾静脉注射β-NaErF4@ NaYF4纳米晶,定量分析不同时间段(0-14天)纳米探针在体内各个器官的分布及在排泄物(尿液及粪便)的含量。
研究结果表明纳米探针进入生物体后,于半天时间内几乎首先全部聚集到肝脏和脾脏两大排毒器官中,并随后在14天内从体内基本完全清除。其中~90%的纳米晶经肝脏代谢以粪便的形式排出体外,而仅3%的注射纳米晶通过肾脏以尿液的形式排出体外。
这一成果近期发表于Chemistry of Materials 上,哈尔滨工业大学博士研究生李慧、王鑫以及湖南师范大学博士研究生李小龙是文章共同第一作者,哈尔滨工业大学陈冠英教授和湖南师范大学曾松军教授为共同通讯作者。

原文:Clearable Shortwave-Infrared-Emitting NaErF4 Nanoparticles for Noninvasive Dynamic Vascular ImagingHui Li, Xin Wang, Xiaolong Li, Songjun Zeng*, Guanying Chen*Chem. Mater., 2020, DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04784Publication Date: March 18, 2020Copyright © 2020 American Chemical Society

来源:X-molNews X一MOL资讯

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwOTExNzg4Nw==&mid=2657632779&idx=3&sn=911e4a4d265501c26d15223de41a3681&chksm=80f86bdbb78fe2cd3b61c5e20f1061d35ffe59df7744e5d9b1cd0bb9e46724a5049d559c5722&scene=27#wechat_redirect

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