【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，吉林大學(xué)物理學(xué)院付作嶺教授課題組在稀土摻雜鋰基氟化物納米熒光探針的研究中取得重要進展。通過巧妙的核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功實現(xiàn)了近紅外成像指導(dǎo)下的藥物釋放過程溫度可視化。這一成果為藥物釋放的精準(zhǔn)控制和實時監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。相關(guān)成果以“Li-Based Nanoprobes with Boosted Photoluminescence for Temperature Visualization in NIR Imaging-Guided Drug Release”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Nano Letters》上。
稀土摻雜氟化物納米材料憑借其卓越的光學(xué)性能、良好的生物相容性、靈活的核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計以及多功能特性，在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域引發(fā)了廣泛關(guān)注，為疾病的診斷與癌癥的治療提供了創(chuàng)新的解決方案。其中，光動力療法(PDT)作為一種微創(chuàng)治療手段，通過光、光敏劑與活性氧(ROS)的相互作用，誘導(dǎo)局部細胞損傷，已逐漸成為主流的治療選擇。在此過程中，溫度作為一個至關(guān)重要且往往被忽視的因素，對ROS的生成速率、動態(tài)平衡以及細胞間的協(xié)同作用均產(chǎn)生顯著影響。因此，在ROS釋放過程中，精確監(jiān)測并控制局部溫度對于最大化治療效果、同時最小化潛在損害具有至關(guān)重要的意義。
然而，傳統(tǒng)的接觸式溫度計因空間分辨率有限且具有組織侵入性，難以滿足當(dāng)前的研究需求。非接觸式紅外熱成像技術(shù)雖然能與光學(xué)顯微鏡結(jié)合使用，但在檢測組織或物體內(nèi)部溫度時仍存在諸多局限。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，發(fā)光納米溫度計作為一種尖端工具，在遠程活體熱成像領(lǐng)域中脫穎而出。它利用對溫度敏感的發(fā)光特性，實現(xiàn)了精確、非侵入性且遠程的納米級溫度測量。
在本項研究中，付作嶺教授團隊成功研發(fā)了一種高效的鋰基核-殼-殼(CSS)結(jié)構(gòu)納米探針。該探針具有獨特的三層結(jié)構(gòu)，包括菱形活性核、菱形活性殼和球形惰性保護殼。通過引入Yb3+離子作為能量轉(zhuǎn)移橋，并優(yōu)化CSS設(shè)計，與原始LiYF4: 10%Nd3+, 2%Ho3+納米顆粒相比，可見光區(qū)域的發(fā)射強度增強了1643倍，近紅外區(qū)域(NIR)的發(fā)射強度提高了33倍。同時，系統(tǒng)比較了鋰基納米顆粒與傳統(tǒng)鈉基納米顆粒的光致發(fā)光強度、量子產(chǎn)率和亮度，結(jié)果顯示鋰基體系具有顯著優(yōu)勢，這與有限差分時域(FDTD)模擬中獲得的光場吸收結(jié)果一致。隨后，CSS-PEI納米顆粒成功與玫瑰紅己酸(RBHA)結(jié)合，并通過808 nm激光照射下的ROS生成實驗，驗證了其高效的上轉(zhuǎn)換激活藥物釋放性能。此外，利用Yb3+離子在1005 nm處的溫敏發(fā)射壽命，實現(xiàn)了藥物釋放過程中的實時溫度傳感和NIR成像，推進了非侵入性臨床診斷和靶向癌癥療法的發(fā)展。
吉林大學(xué)物理學(xué)院博士研究生李柯潔為本文的第一作者，本文通訊作者為付作嶺教授、哈爾濱工業(yè)大學(xué)陳冠英教授、鄭州大學(xué)賈陌塵副教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金以及吉林省科技發(fā)展計劃重點研發(fā)項目的資助，同時也得到了吉林大學(xué)物理學(xué)院儀器共享平臺的大力支持。
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