近紅外納米晶/量子點實現溫度探測方法

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近紅外熒光比率型溫度傳感存在的組織穿透深度、較低的背景熒光干擾及無創(chuàng)探測等，所以在生物學領域應用。

但同時為避免熒光探測信號相互串擾，加之光在生物組織中的衰減系數具有波長依賴性，因此兩個無交疊的“熒光發(fā)射度之比”這一溫敏參數不受溫度調制，還與熒光信號在組織中的衰減系數及穿透深度有關。

故利用傳統(tǒng)的近紅外熒光比率型溫度探測進行生物組織溫度探測時，所得溫敏參數會因光在組織中的衰減而偏離值，導致產生溫度測量偏差。

中國科學院福建物質結構研究所陳學元課題組為加生物組織內準確的溫度探測，提出利用基于稀土納米晶/量子點復合物探針的雙激發(fā)解碼策略來實現生物組織內溫度探測。

方法：

先，利用核殼結構NaLuF4: Nd3+, Gd3+@NaGdF4稀土納米晶和PbS@CdS@ZnS量子點在兩親分子形成的膠束中進行自組裝來構建稀土納米晶/量子點復合物微球，并將在808nm激光激發(fā)下，波長均位于1057nm處的兩個分別來自于納米晶中Nd3+離子及量子點的發(fā)射的度之比定義為溫敏參數。

隨后，利用Nd3+離子與量子點不同的光吸收特性，選用與808nm激光波長相近且共路的另一束830nm激光來單獨激發(fā)出復合物中量子點的發(fā)光，終通過此種雙激發(fā)策略將1057nm處重疊的發(fā)射信號進行分離，并計算其發(fā)射度比值作為溫敏參數。

從實驗上驗證了雙激發(fā)解碼策略相較于傳統(tǒng)近紅外熒光比率型溫度探測模式在生物組織內溫度探測的準確度方面的性。如，當組織探測深度為~1.1 mm 時，若采用傳統(tǒng)的近紅外熒光比率型溫度探測模式，即采用稀土納米晶/量子點復合物中位于863nm處的Nd3+離子熒光發(fā)射和1025nm處的量子點熒光發(fā)射的度之比作為溫敏參數，則所產生的測量偏差為~43°C。在同一實驗條件下，若采用雙激發(fā)解碼策略進行溫度探測，所測溫度與實際溫度偏差為~2.3°C。

此外在近紅外納米熒光材料的電子結構、光學性能和生物應用研究方面也取得了一系列進展。如，揭示了Nd3+在LiLuF4納米晶中的局域電子能級結構并實現溫度探測；了一種近紅外雙激發(fā)比率型上轉換熒光策略實現內生物分子的檢測；開發(fā)出CuInSe2基近紅外二區(qū)發(fā)光量子點生物探針，并將其應用于檢測和靶向實時成像。