納米熒光探針：在體腫瘤血管成像新突破

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
近紅外二區(qū)成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限
近紅外成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景，尤其是在近紅外二區(qū)區(qū)域（1000-1700nm），其深組織穿透能力和低光散射特性使其在活體成像中具有顯著優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的可見(jiàn)光和近紅外一區(qū)（NIR-I）成像相比，近紅外二區(qū)成像能夠顯著減少生物組織的自熒光干擾，降低光散射，從而提高成像深度和分辨率。然而，現(xiàn)有的近紅外二區(qū)成像探針在亮度和光穩(wěn)定性方面仍存在諸多挑戰(zhàn)，限制了其在生物醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用效果。

納米熒光探針的潛力與挑戰(zhàn)
納米熒光探針因其在近紅外二區(qū)區(qū)域的發(fā)光特性而備受關(guān)注。這些納米顆粒通過(guò)摻雜特定的稀土離子（如Er³⁺、Yb³⁺等），能夠在近紅外二區(qū)區(qū)域發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，從而實(shí)現(xiàn)深組織成像。然而，納米熒光探針也存在一些固有缺陷，例如低消光系數(shù)、窄激發(fā)光譜以及在水環(huán)境中易猝滅等問(wèn)題，這些問(wèn)題限制了其在活體成像中的應(yīng)用效果。此外，納米熒光探針的發(fā)光效率和光穩(wěn)定性不足，使得在活體成像中難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、高分辨率的成像。

研究目標(biāo)與創(chuàng)新方向
為了克服這些挑戰(zhàn)，研究人員一直在探索新的材料和技術(shù)，以提高近紅外二區(qū)成像的性能。新型染料敏化的洋蔥狀Nd摻雜稀土納米熒光探針（Nd-RENP），正是為了解決這些技術(shù)難題而設(shè)計(jì)的。通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料組合，該納米熒光探針在近紅外二區(qū)成像中展現(xiàn)出顯著的亮度提升和光穩(wěn)定性增強(qiáng)，為生物醫(yī)學(xué)成像提供了一種新的解決方案。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
洋蔥狀Nd-RENP納米熒光探針的設(shè)計(jì)原理
新型的洋蔥狀Nd-RENP納米熒光探針通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，實(shí)現(xiàn)了在近紅外二區(qū)成像中的性能突破。該納米熒光探針的核心是由摻雜了Yb³⁺、Er³⁺和Ce³⁺的NaYF₄納米顆粒組成，通過(guò)多層殼結(jié)構(gòu)的包裹，形成了類似洋蔥的多層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅提高了能量傳遞效率，還顯著減少了表面猝滅現(xiàn)象，從而增強(qiáng)了近紅外二區(qū)區(qū)域的發(fā)光強(qiáng)度。此外，通過(guò)在納米熒光探針的最外層包裹一層含有IR783染料的膠束層，進(jìn)一步提高了納米熒光探針的光穩(wěn)定性和發(fā)光效率。

成像實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
為了驗(yàn)證新型洋蔥狀Nd-RENP納米熒光探針的成像性能，研究人員進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括納米熒光探針的合成與表征、光學(xué)性能測(cè)試、體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)以及體內(nèi)成像實(shí)驗(yàn)。通過(guò)透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和X射線光電子能譜（XPS）等技術(shù)對(duì)納米熒光探針的結(jié)構(gòu)和表面特性進(jìn)行了詳細(xì)的表征。光學(xué)性能測(cè)試則通過(guò)光致發(fā)光光譜（PL）和時(shí)間分辨熒光衰減測(cè)量來(lái)評(píng)估納米熒光探針的發(fā)光效率和光穩(wěn)定性。

使用不同長(zhǎng)波通擬合器對(duì)小鼠模型中血管結(jié)構(gòu)的NIR-l成像

時(shí)間依賴性NIR-IIb成像

總結(jié)與展望
新型洋蔥狀Nd-RENP納米熒光探針的出現(xiàn)，不僅為近紅外二區(qū)成像技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路，也為生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域帶來(lái)了新的希望。其在提高成像亮度和光穩(wěn)定性方面的顯著優(yōu)勢(shì)，使其有望在臨床診斷和疾病監(jiān)測(cè)中發(fā)揮重要作用，尤其是在需要高分辨率和長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)的領(lǐng)域。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善和應(yīng)用的不斷拓展，洋蔥狀Nd-RENP納米熒光探針有望成為生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的重要工具，為疾病的早期診斷、精準(zhǔn)治療和療效評(píng)估提供有力支持。

DOI: 10.1186/s12951-025-03145-z.