用户前沿丨复旦张凡Angew:NIR-II-L窗口(1500-1900nm)!基于镧系纳米晶的高分辨率体内多路成像

2023-11-10 21:53:03 天美仪拓实验室设备(上海)有限公司


一、成果简介

第二近红外窗口(NIR-II, 1000-1700 nm)的高分辨率体内光学多路通道应用在生物医学研究中至关重要。目前,受生物组织散射的限制,只有位于NIR-II b (1500-1700 nm)窗口的发光探针才能提供高分辨率的体内多路成像。然而,在这个狭窄的NIR-II b区域中可用的发光探针数量有限,这阻碍了体内成像的可用多路通道
为了克服上述挑战,我们在光子散射和吸水的基础上,通过理论模拟将传统的NIR-II b窗口扩展到NIR-II长波(NIR-II-L, 1500-1900 nm)窗口。我们开发了一系列新型镧系发光纳米探针,发射波长从1852 nm2842 nmNIR-II-L纳米探针可对血管和肠道进行高分辨率的体内动态多路成像,并可对淋巴管、肿瘤和肠道进行多通道成像
本文提出的无相互干扰的NIR-II-L探针是高对比度体内多路检测的有力工具,有望揭示生物体内的生理过程

二、图文导读

1 a.近红外镧系元素发射()、计算的皮肤光学散射、从组织中检测到的自身荧光和近红外区域(NIR-II-SNIR-II短波长窗口)的吸水率(); NIR-II-L, NIR-II长波长窗口); b.蒙特卡罗方法显示了1%脂肪内组织模体对近红外波长(1000-2000 nm)的模拟穿透深度; c. 1%脂内溶液覆盖NIR-II-SNIR-II-L窗口中镧系元素发射的发光成像; d. β-ErNPs (β-NaYF4: 18Yb%2%Er@NaYF4, 1500-1600 nm)与α-TmNPs (αNaYbF4: 8%Tm@NaYbF4@NaYF4,1600-1700 nm)和β-ErNPs与β-TmNPs (β-NaYF4: 30Yb%1%Tm@NaYF4, 1700-1900 nm)组合后的残差信号比较。e. I2/I1ROI-2ROI-1成像强度之比计算,I4/I3ROI-4ROI-3之比计算。

2 a - bYb- TmLnNPs中发光中心浓度(β-NaYF4: 30%Yb, x%Tm@NaYF4)和敏化剂浓度(β-NaYF4: x%Yb, 5%Tm@NaYF4)的近红外发光研究; c. NaYbF4: 5%Tm@NaYF4: x%Yb@NaYF4壳中增敏剂(Yb)的研究; d.优化结构的比较,包括核心(Tm-2,β- NaYbF4: 5%Tm@ NaYbF4@NaYF4)和壳层(Tm-1 β-NaYF4@NaYbF4: 8%Tm@ NaYbF4@NaYF4)的发光成分; e.优化后的Yb-Ho(Ho-2 β-NaYbF4: 1%Ho@NaYbF4@NaYF4)Yb-Er(Er-2,β-NaYbF4: 2%Er@NaYbF4@NaYF4)与初始对(Ho-1,β-NaYF4: 30%Yb, 0.5%Ho@NaYF4Er-1,β-NaYF4: 30%Yb,1%Er@NaYF4)的比较;f. NIR-II-S Ho (1050 ~ 1250 nm)NIR-II-S Tm (1400 ~ 1500 nm)NIR-II-L Tm (1600 ~ 2100 nm)NIR-II-L Ho (1800 ~ 2200 nm)不同发射波段辐照功率密度的变化; g.提出的TmHoEr下转换发光的能量传递机制; h. 980 nm激发下,不同x%Tmx%Ho1852 nm2030 nm处的寿命衰减图。

3 a. NIR-II-SNIR-II-L窗口的两个通道叠加图像。Group1包含Nd-1060Ho-1152, Group2包含Nd-1060Er-1532, Group3包含Er-1532Tm-1852, Group4包含980 nm激发的Tm-1852808 nm激发的Tm-1852。各组分别覆盖01 mm3 mm 1%脂内溶液; b.双通道横截面强度取自3毫米脂肪内覆盖; c - d。计算出距离为3mm时的σFWHM和σSNR; e.在每个通道脂内深度为3mm时,随通道间距变化的平均σFWHM

4 a. NIR-II-SNIR-II-L窗口的近红外发光复用图像,包括单通道(血管和小肠)和重叠通道。组1: Nd-1060 (ex808) + Ho-1152 (ex980);2: Nd-1060 (ex808) + Er-1532 (ex980); 3: Tm-1852 (ex980) + Er-1532 (ex980); 4: Tm-1852 (ex980) + Tm-1852 (ex808),比例尺: 3mm; b-e. 附近小肠和血管的横截面强度。

5 a - b。多路成像显示生物管状系统,包括血管和淋巴系统,从腿背面看,比例尺: 5毫米; c4T1移植balb/c小鼠血管、肠系统、肿瘤三通道多路成像,比尺: 3 mm; d. 动态复用成像记录血管的光照过程,时间段内的三个点显示血管和小肠的强度,比例尺: 5mm


三、论文信息

Angewandte Chemie International Edition

An  Extended NIR-II Superior Imaging Window from 1500 to 1900 nm for High-resolution in vivo Multiplexed Imaging based on Lanthanide Nanocrystals

Zi-Han Chen, Xiaohan Wang, Mingzhu Yang, Jiang Ming, Baofeng Yun, Lu Zhang, Xusheng Wang, Peng Yu, Jing Xu, Hongxin Zhang, Fan Zhang

First published: 20 October 2023

https://doi.org/10.1002/anie.202311883


四、推荐阅读(点击标题即可跳转)

7.复旦大学张凡教授团队Nat. Nanotechnol.:构建近红外第二窗口新型稀土荧光探针用于实时动态的活体多重荧光成像

6.专家点评Nat Nanotech | 张凡团队报道近红外第二窗口活体动态多重荧光成像技术

5.复旦大学 张凡教授团队 Nat. Nanotech.:第二近红外窗口荧光放大纳米晶,用于体内实时动态多路成像

4.复旦大学化学系张凡团队在Nature Reviews Bioengineering发表重磅综述:近红外高对比度生物医学成像

3.复旦大学张凡/张洪新Angew:基于镧系纳米粒子的发光寿命成像

2.复旦大学张凡团队最新Nature Nanotechnology!X射线激发的用于近红外二区成像的长余辉发光纳米材料

1.复旦张凡:近红外二区发光的稀土掺杂纳米晶用于生物成像和检测

本文转载自:发光材料与器件

仪器推荐

爱丁堡FLS1000稳态瞬态荧光光谱仪

复旦大学张凡教授团队给出一种无相互干扰的NIR-II-L探针是高对比度体内多路检测的有力工具,有望揭示生物体内的生理过程。文中利用在爱丁堡仪器上搭配使用多种检测器(NIR-PMT & InAs)检测NIR-II-L纳米探针(em:1852 nm-2842 nm),与此同时利用上海数联科技的小动物成像设备对血管和肠道进行高分辨率的体内动态多路成像。爱丁堡荧光光谱仪与数联小动物成像设备,可提供对NIR-II-L探针从理论探究到验证应用过程的数据支持。

上海数联小动物成像设备


天美分析更多资讯


  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2023 ANTPEDIA, All Rights Reserved