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【JACS】新型纳米晶体，1143 nm激发，1000至2200 nm的可调发射荧光！ ​

总结 ​

研究开发了一系列Ho³⁺敏化的镧系纳米晶体（HSNCs），通过1143 nm激发，实现了1000至2200 nm的可调发射光谱。这些纳米晶体在体内生物成像中表现出优异的组织穿透能力和多通道成像性能。 image.png

摘要 ​

本研究提出了一种基于Ho³⁺敏化的镧系纳米晶体（HSNCs）的新型设计，通过1143 nm激发，实现了1000至2200 nm的可调发射光谱。通过精确的核壳结构工程（β-NaYF₄:Ho@NaYF₄:Ln@NaYF₄和β-NaYF₄:Ho/Yb@NaYbF₄@NaYbF₄:Ln@NaYF₄），实现了能量在界面内的迁移，避免了共掺杂结构中的有害交叉弛豫。组织幻影研究表明，1143 nm光子的组织穿透能力优于传统的808 nm和980 nm激发光。在体内成像实验中，利用这些HSNCs实现了六通道NIR-II成像，能够同时可视化小鼠的血管、肝脏、脾脏、胃、肠道、皮下肿瘤和淋巴结。研究结果为设计具有NIR-II激发和发射的镧系纳米晶体提供了新见解，突显了这些材料在体内多通道检测中的潜力。

研究结果分类展示 ​

纳米晶体的合成与表征 ​

  • 合成方法：通过共沉淀和热分解法合成核壳结构的HSNCs。
  • 表征方法：利用透射电子显微镜（TEM）、高角环形暗场扫描TEM（HAADF-STEM）和X射线衍射（XRD）对纳米晶体进行表征，确认其均匀形貌和高度晶体结构。 image.png

光物理性质 ​

  • 发射光谱：在1143 nm激发下，Ho³⁺敏化的HSNCs在1000至2200 nm范围内表现出可调发射光谱。
  • 能量转移机制：通过时间分辨光致发光（TRPL）光谱研究，揭示了Ho³⁺与其他镧系离子（Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺）之间的能量转移机制。 image.png

体内成像性能 ​

  • 组织穿透能力：在组织幻影研究中，1143 nm激发光的穿透能力优于808 nm和980 nm激发光。 image.png

  • 多通道成像：利用HSNCs实现了六通道NIR-II体内成像，能够同时可视化小鼠的多个解剖结构。 image.png

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这项研究展示了Ho³⁺敏化的镧系纳米晶体在NIR-II激发与发射中的巨大潜力，为未来的体内多通道生物成像提供了新的思路和方法。详细信息可以在这里找到。

参考文献 ​

Wang, X.; Wu, W.; Yun, B.; Huang, L.; Chen, Z.-H.; Ming, J.; Zhai, F.; Zhang, H.; Zhang, F. An Emerging Toolkit of Ho3+ Sensitized Lanthanide Nanocrystals with NIR-II Excitation and Emission for in Vivo Bioimaging. J. Am. Chem. Soc. 2025, jacs.4c16451. https://doi.org/10.1021/jacs.4c16451.