相對(duì)于近紅外一區(qū)（NIR-I, 700-950 nm）成像，近紅外二區(qū)光學(xué)成像（NIR-II, 1000-1700 nm）在成像靈敏度、穿透深度和空間分辨率方面有著顯著提高。另外，紅外光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，生物組織散射則越低。因?yàn)檫@兩個(gè)原因，近年來，位于近紅外第二窗口（NIR-II, 1000 nm~1700 nm）的探針材料得到了廣泛的關(guān)注。目前報(bào)道的最長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)為含鉺的探針材料，發(fā)射波長(zhǎng)位于1525 nm。因而，富含鉺離子的NaErF4無機(jī)納米晶有望成為新型高效的近紅外二區(qū)探針。然而，迄今為止還缺少對(duì)NaErF4納米晶的近紅外二區(qū)下轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的系統(tǒng)研究，同時(shí)該無機(jī)材料不具有生物可降解性，會(huì)在生物體內(nèi)滯留和富集，從而引起潛在的生物毒性。
針對(duì)于此，哈爾濱工業(yè)大學(xué)陳冠英教授和湖南師范大學(xué)曾松軍教授合作制備了小尺寸NaErF4納米晶（7.4 nm），采用材料晶相和核殼結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)控策略，實(shí)現(xiàn)了高效近紅外二區(qū)發(fā)射，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)了小鼠及全身血管的高分辨動(dòng)態(tài)血管成像。另外，利用納米晶的小尺寸效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了探針在生物體內(nèi)的快速代謝清除。
該工作的主要要點(diǎn)如下：（1）系統(tǒng)探究晶相、內(nèi)核與殼層基質(zhì)材料的晶格失配度、殼層厚度對(duì)NaErF4納米晶近紅外二區(qū)發(fā)光的影響。尺寸為13 nm的六角相β-NaErF4@NaYF4核殼納米晶量子產(chǎn)率高達(dá)10%。（2）水溶性配體（PAA）修飾優(yōu)化六角相β-NaErF4@NaYF4核殼納米晶，制備水相納米探針，成功實(shí)現(xiàn)高空間分辨率（58微米）小鼠腦部及全身血管動(dòng)態(tài)熒光成像。（3）經(jīng)尾靜脈注射β-NaErF4@ NaYF4納米晶，定量分析不同時(shí)間段（0-14天）納米探針在體內(nèi)各個(gè)器官的分布及在排泄物（尿液及糞便）的含量。研究結(jié)果表明納米探針進(jìn)入生物體后，于半天時(shí)間內(nèi)幾乎首先全部聚集到肝臟和脾臟兩大排毒器官中，并隨后在14天內(nèi)從體內(nèi)基本完全清除。其中～90%的納米晶經(jīng)肝臟代謝以糞便的形式排出體外，而僅3%的注射納米晶通過腎臟以尿液的形式排出體外。
這一成果近期發(fā)表于Chemistry of Materials 上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士研究生李慧、王鑫以及湖南師范大學(xué)博士研究生李小龍是文章共同第一作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)陳冠英教授和湖南師范大學(xué)曾松軍教授為共同通訊作者。
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
導(dǎo)師介紹：
陳冠英，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師，教育部長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃青年學(xué)者。2004年本科和2009年博士均畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)。主要圍繞新型稀土發(fā)光材料中的關(guān)鍵科學(xué)問題開展相關(guān)基礎(chǔ)研究, 取得系列原創(chuàng)性成果，作為第一/通訊作者在Chem.Rev.、JACS、Adv. Mater.等期刊發(fā)表SCI論文80余篇，累計(jì)引用約9千余次。多項(xiàng)工作曾被美國《發(fā)現(xiàn)》頻道、美國《每日科學(xué)》、《C&EN》、德國《Materials Views》等幾十余家海外科學(xué)媒體做新聞亮點(diǎn)報(bào)道。擔(dān)任Theranostics、Nanomaterials、Scientific Reports等多個(gè)國際期刊的客座編輯和編委。曾獲得全國百篇優(yōu)博提名、國家萬人計(jì)劃青年拔尖等榮譽(yù)。https://www.x-mol.com/university/faculty/19849
曾松軍，湖南師范大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師。主要從事新型稀土基多功能納米探針的構(gòu)筑及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究，取得了系列研究成果。作為第一/通訊作者在iScience, ACS Nano, Adv. Funct. Mater., Nanoscale Horizons, Biomaterials等期刊上發(fā)表論文70余篇，累計(jì)引用約3500余次。擔(dān)任湖南省光學(xué)學(xué)會(huì)理事，中國稀土學(xué)會(huì)光電材料與器件專業(yè)委員會(huì)理事。曾獲得湖南省 “湖湘青年英才”，湖南省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（第一完成人）。
（本稿件來自ACS Publications）
