稀土上转换荧光纳米材料的制备与生物应用2 - 副本

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1、生物化学与生物物理进展ProgressinBiochemistryandBiophysics2013,40(10):925~934www.pibb.ac.cn稀土上转换荧光纳米材料的制备与生物应用*单爽吴昊谭明乾**马小军**(中国科学院大连化学物理研究所生物技术部，大连116023)摘要近几年，稀土上转换荧光纳米材料作为新型的荧光探针受到研究者的广泛关注，其优势在于光化学稳定性好、发射谱带窄、荧光寿命长、Stokes位移大等．同时，它利用近红外激光器作为激发光源，组织穿透能力好、对生物组织的损伤小、几乎没有背景荧光，使其应

2、用于生物活体荧光成像成为可能．本文主要综述了最近稀土上转换荧光纳米材料在制备与生物应用方面的研究进展．关键词上转换荧光，纳米材料，荧光探针，活体荧光成像学科分类号Q5DOI:10.3724/SP.J.1206.2013.00254生物荧光成像作为一项分子、基因水平的分析率高；e．具有良好的组织穿透能力．稀土上转换检测技术，由于具有快速、无损、直观、灵敏度高荧光纳米材料作为新型的荧光探针材料近几年引起等优势，近年来，已广泛被应用于科学研究、临床了研究者的高度兴趣，它具备了稀土发光材料的普[1]诊断及治疗等各个领域．在生物荧光成

3、像中，荧遍优点，如光化学稳定性好、发射谱带窄、发光寿光探针可以对被检测物进行标记和示踪，是生物荧命长、Stokes位移大、生物毒性小等．此外，其最光成像技术中的关键因素之一．目前在生物荧光成大的优势在于利用近红外激光器作为激发光源，具像标记中应用最广泛的探针材料是有机染料，如吲有较强的组织穿透能力，对细胞或生物组织的损伤哚菁绿(ICG)、罗丹明等，其中吲哚菁绿是目前唯小，并且几乎没有背景荧光干扰，使其应用在生物[2]一被允许应用于临床医学的有机染料．但是它们活体荧光成像上成为可能，活体荧光成像技术可以普遍存在一些局限性，如激

4、发光谱较窄而发射谱带使研究人员直接观察动物体内的基因表达和细胞活较宽，光稳定性差，易光漂白、光解等，因此不利动，因此对稀土上转换荧光纳米材料的研究具有重于进行在体实时、动态检测[3]．近些年随着纳米材大意义[6-7]．料的发展，半导体量子点也被应用于荧光检测中，1稀土上转换荧光纳米材料简介虽然它具有光稳定性好、荧光量子产率高、发射峰窄、Stokes位移大等优点，但是其化学稳定性差且上转换荧光是在20世纪60年代中期被Auzel等[8]发现，并且首次确切地提出了上转换荧光这个存在重金属毒性．并且这两类探针材料都需要紫外光源的激

5、发，紫外光源的组织穿透能力弱，对生物概念．此研究一经报道就引起了研究者的极大兴组织损伤大，自荧光干扰强等缺点限制了它们在活体生物荧光成像方面的应用[4]．理想的荧光探针应具备以下条件[5]：a．粒径小*国家自然科学基金(91227126)和辽宁省自然科学基金(2013020177)且均匀(小于50nm)；b．具有良好的水溶性和生物资助项目.**通讯联系人.Tel/Fax:0411-84379139相匹配性，毒性低，对生物体功能几乎没有影响；谭明乾.E-mail:mqtan@dicp.ac.cnc．具有良好的光化学稳定性，不易

6、被光解或漂白；马小军.E-mail:maxj@dicp.ac.cnd．低能量激发，发射光谱特性突出，荧光量子产收稿日期：2013-06-14，接受日期：2013-07-25··926生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.2013;40(10)趣，并在光学设备方面取得了重要应用进展，如红能量转移的形式传递给相邻的激活中心离子，使激外探测器、温度传感器、全固态激光等等．直到活离子的电子激发到高能态上，再跃迁回至基态时20世纪90年代后期，伴随着纳米材料的发展，稀产生辐射跃迁的过程．根据能量传递方式的不同

7、可土上转换荧光纳米材料才在生物分析和医学成像方以分为：能量传递上转换过程(图1中2)、交叉弛面得到发展．豫上转换过程(图1中3)、连续能量传递上转换过上转换荧光是利用稀土离子丰富的电子能级结程(图1中4)．此过程主要依赖于稀土离子间的相构，通过连续吸收多个光子和能量转移，将低能量互作用，因此掺杂的稀土离子浓度需要足够高才能光辐射转换成高能量光辐射的过程[8]．Auzel在保证能量传递的效果．协同上转换过程是指在没有2004年的一篇综述文章中将上转换过程大体归结中间亚稳态或者没有最高激发态能级，可以直接达为四种情况：a．激发态

8、吸收上转换过程，b．能量到高能态粒子数布局，然后辐射出短波长光子的过传递上转换过程，c．协同上转换过程，d．光子雪程．包括协同发光上转换过程(图1中5)和协同敏崩上转换过程[8]．化上转换过程(图1中6)．协同上转换过程与能量激发态吸收上转换过程是指处于基态E0的离传递上转换过程有很多相同