陈冠英：高效的Er3+敏化核壳结构纳米晶用于短波近红外区的生物成像

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作为医学影像领域研究的一次重要技术突破，短波近红外区 (900-1700 nm)的荧光成像技术为生物体提供了精确的生理和病理信息。然而，目前开发的短波近红外材料受限于发光量子产率低、易光漂白、发射峰宽和蓄积毒性等缺点，从而严重限制其在生物成像中的应用，导致难以进行精确的医学诊断。因此设计和开发具有高效发射短波近红外荧光的纳米材料，是实现光学成像技术进行精确诊断的迫切需要。

近期，哈尔滨工业大学的陈冠英团队和深圳大学的Tymish Y. Ohulchanskyy 团队合作，报道了一种新型的Er3+离子敏化稀土氟化物核壳结构纳米晶，通过在惰性壳层保护下，打破了“浓度淬灭”限制，提高了发光中心数量，同时引入Yb3+离子作为能量陷阱抑制能量向内部缺陷的转移，最终实现了量子产率为11%的高亮短波近红外发光。并且以表面修饰聚丙烯酸将油相纳米晶转移到水相中，制备出稀土掺杂的短波近红外荧光探针。该荧光探针具有如下优点：1) 发射1525 nm短波近红外光，其稳定性好，无光漂白、无光眨眼现象，而且具有很大的斯托克斯位移；2) Er3+离子的自我敏化发射过程使用808 nm近红外光激发，有效地克服了传统激发光（如 980 nm）产生的生物组织热效应；3) 毒性实验和动态光散射测试证明其具有良好的生物相容性和稳定性。将此荧光探针经尾静脉注射到小鼠体内，在短波近红外相机的观察下，小鼠的头部血管显现出高对比度的成像效果。此研究有效解决了发光效率低、自体组织荧光等问题，为短波近红外成像研究提供了新的材料基础。相关文章在线发表在Advanced Optical Materials（DOI: 10.1002/adom.201800690）上。