荧光纳米材料及其生物成像应用-中国材料进展

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1、第３６卷第２期中国材料进展Ｖｏｌ３６Ｎｏ２２０１７年２月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡＦｅｂ２０１７荧光纳米材料及其生物成像应用１１２１蒲源，王丹，钱骏，陈建峰（１北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室，北京１０００２９）（２浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州３１００５８）摘要：荧光成像是生物医学研究领域应用最广的成像技术之一。随着纳米技术的快速发展，具有优良特性的荧光纳米材料不断涌现。相比于传统的荧光分子，荧光纳米材料具有光学稳定性高、形貌尺寸易调控、多功能化等优点。利用荧光纳米材料作为探针的生物荧光成像能够为研究者提供从细胞

2、、离体组织到活体生物样本的结构和动态信息等方面全面细致的探测方法，成为当前材料、光学、生物医学等多学科交叉领域的研究热点。结合近年来荧光纳米材料及其生物成像应用的发展趋势以及本课题组前期的研究工作基础，归纳概述了几种类型荧光纳米材料的特性，包括基于有机荧光染料的纳米颗粒、半导体量子点、碳基荧光纳米材料以及稀土掺杂上转换发光纳米材料，结合具体例子介绍了荧光纳米材料在生物医学成像中的应用，并对其发展前景进行了展望。关键词：荧光纳米材料；半导体量子点；碳基量子点；上转换发光纳米颗粒；生物成像中图分类号：ＴＢ３８３１文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－３９６

3、２（２０１７）０２－０１０３－０９ＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＢｉｏｉｍａｇｉｎｇ１１２１ＰＵＹｕａｎ，ＷＡＮＧＤａｎ，ＱＩＡＮＪｕｎ，ＣＨＥＮＪｉａｎｆｅｎｇ（１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｒｇａｎｉｃ－ＩｎｏｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ）（２ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｏｄｅｒｎＯｐｔｉｃａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ，Ｚｈｅｊ

4、ｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｍａｇｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｍａｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ．Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｅｍｅｒｇｉｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ

5、ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｗｍａｎｙａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｕｐｅｒｉｏｒｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｕｎａｂｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｓｉｚｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｍａｇｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｆｅｒｓａｕｎｉｑｕｅａｐｐｒｏａｃｈｔｈａｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｖｉｓｕａｌｉｚｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｔａｉｌｓｆｏｒｂｉｏ－ｓｐｅｃｉｅｓ，ｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍｌｉｖｉｎｇｃ

6、ｅｌｌｓｔｏａｎｉｍａｌｓ，ｆｏｒｍｉｎｇａｍａｊｏｒｔｈｒｕｓｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｏｐｔｉｃｓ，ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｎｄｓｏｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｗｅｗｉｌｌｐｒｅｓｅｎｔａｆｏｃｕｓｅｄｒｅｖｉｅｗｏｎｖａｒｉｏｕｓｔｙｐｅｓｏｆｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｒｇａｎｉｃｄｙｅｄｏｐｅｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ，ａｎｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｃａｒｂｏｎｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔ

7、ｈｅｓｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｂｉｏｉｍａｇｉｎｇｗｉｌｌｂｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｗｉｔｈｅｘａｍｐｌｅｓ．Ｗｅｗｉｌｌａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｓｏｍｅｃｈａｌｌｅｎｇｅｓａｎｄｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓｆｏｒｔｈｅｕｓｅｏｆｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｔｈｅｒａｐｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ；ｃａｒｂｏｎｄｏｔｓ；ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｎａｎｏｐｈｏｓｐｈｏｒｓ；ｂｉｏｉｍａｇｉｎｇ

8、学方法和技术的发展，人们能够获得生命体实时、定量、!前言原位、活体和高灵敏的生物学信息，为现代生命科学研究［