一种高灵敏度、高选择性的近红外钾离子成像纳米传感器
A Highly Sensitive and Selective Nanosensor for Near-infrared Potassium Imaging
钾离子（K+）浓度在各种生物过程中波动。许多K+探针已经被开发出来，通过光学成像来监测这种波动。然而，目前可用的K+探针在检测活体动物的生理波动方面远远不够灵敏。此外，由于目前普遍使用短波激励，因此深部组织的监测不适用。在这里，我们报道了一种用于活体细胞和动物近红外（NIR）K+成像的高灵敏度和高选择性纳米传感器。该纳米传感器是通过将上转换纳米颗粒(UCNPs)和一个商用的K+指示剂封装在介孔二氧化硅纳米颗粒的空腔中，然后涂覆K+选择性滤膜而构建的。膜从介质中吸附K+，滤除干扰阳离子。UCNPs将近红外线转换为紫外线，激发K+指示剂，从而检测培养细胞和完整小鼠大脑中K+浓度的波动。
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图19. K+纳米传感器的设计及传感机理（A）纳米传感器合成示意图。合成了NaYF4:Yb/Tm@NaYF4:Yb/Nd（UCNP）核，并涂覆了致密的二氧化硅层和连续的介孔二氧化硅壳。腐蚀掉致密的二氧化硅层形成一个空腔，允许加载PBFI。最后用K+选择性滤膜对纳米传感器进行了包覆。（B）放大的纳米传感器示意图[来自（a）中的红色虚线框]及其K+传感机制。滤膜层只允许K+扩散到纳米传感器内部和外部，从而排除了其他阳离子的干扰。一旦扩散到纳米传感器中，K+将立即与PBFI结合。在近红外辐照时，UCNPs的上转换紫外光激发PBFI，导致K+键合PBFI的辐射。
Jianan L, Limin P, Chunfeng S, et al., Science Advances, 2020, 6(18): eaax9757.
本文来源：中国微米纳米技术学会《新科技快讯》2020年第四期，点击“阅读原文”，查看更多最新科技信息。