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基于上轉(zhuǎn)換納米粒子的近紅外敏感材料UCNPs

本文是一篇綜述，介紹了用上轉(zhuǎn)換納米粒子構(gòu)建近紅外敏感材料，還有近紅外敏感材料的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。作者是德國(guó)馬普研究所的 Si Wu和 Hans-Jürgen Butt， Near-Infrared-Sensitive Materials Based on Upconverting Nanoparticles （Adv. Mater. 2016, 28, 1208–1226）

        上圖是各種光線的生物組織穿透能力對(duì)比，UV是紫外，VIS是可見(jiàn)光，IR是紅外光，NIR是近紅外光，還是近紅外光的組織穿透能力最強(qiáng)；假設(shè)穿透深度與光強(qiáng)的5%成正比，光線穿透1.0  mm  at λ  = 408 nm, 6.3 mm at  λ  = 633 nm, 7.5  mm  at   λ  = 705 nm, and 8.0 mm at λ  = 808 nm，當(dāng)波長(zhǎng)繼續(xù)增加達(dá)到紅外區(qū)時(shí)，由于水對(duì)紅外光吸收很強(qiáng)，所以穿透深度反而減弱。

       傳統(tǒng)的NIR吸收過(guò)程是同時(shí)吸收兩個(gè)光子，比如，對(duì)365nm紫外光敏感的化合物可能同時(shí)吸收波長(zhǎng)730nm的兩個(gè)光子。但是由于雙光子吸收的吸收截面較小，盡管使用了飛秒級(jí)的激光器，效率還是不高。因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程需要高強(qiáng)度的光線，只能發(fā)生在激光的聚焦處，脈沖強(qiáng)度大于10的六次方W.cm-2，缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)。鑭系金屬摻雜的上轉(zhuǎn)換材料自2000年被報(bào)道，相對(duì)于傳統(tǒng)NIR吸收過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)是不需要高強(qiáng)度的脈沖激光，光強(qiáng)可以小好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以使用直徑幾個(gè)厘米的紅外激光二極管。用NIR產(chǎn)生活性氧用于光動(dòng)力學(xué)治療的見(jiàn)文獻(xiàn) Chem. Soc. Rev. 2015 , 44 , 1449?

瑞禧生物可以提供的定制上轉(zhuǎn)換產(chǎn)品：

稀土上轉(zhuǎn)換/硅基納米復(fù)合材料

Protein A修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

PLL聚賴(lài)氨酸修飾上轉(zhuǎn)換發(fā)光粒子

PGA聚谷氨酸修飾稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料

Con A-UCNPs刀豆球蛋白修飾上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒

核糖核酸標(biāo)記上轉(zhuǎn)換納米顆粒

Mucin粘蛋白修飾水溶上轉(zhuǎn)換納米顆粒

血紅蛋白修飾水溶上轉(zhuǎn)換發(fā)光粒子

組蛋白修飾稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒

TiO2二氧化鈦修飾上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料

UCNPs稀土摻雜上轉(zhuǎn)換熒光探針

稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面花菁染料配體

CY7修飾上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光顆粒

CY7.5配體上轉(zhuǎn)換納米顆粒

ICG表面修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

CY5.5修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

寡聚胸腺嘧啶脫氧核糖核酸修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

核酸修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

鑭系稀土離子摻雜多層核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒

正交激發(fā)-發(fā)射上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒

有機(jī)熒光染料標(biāo)記稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

UCNP-MOF異質(zhì)二聚體

卟啉類(lèi)金屬有機(jī)框架稀土上轉(zhuǎn)換復(fù)合材料

UCNPs@MOFs復(fù)合材料

金納米顆粒復(fù)合稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒Au@UCNPs

葡萄糖氧化酶（GOx）和二抗共同標(biāo)記在金納米粒子

葡萄糖氧化酶修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米顆粒

SPPC沉積稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光顆粒

離子體光子晶體沉積稀土上轉(zhuǎn)換顆粒

NaYF4:Yb,Er稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米顆粒

肌動(dòng)蛋白修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

溶菌酶偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換納米顆粒

過(guò)氧化氫酶修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

胰島素修飾上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光顆粒

菊粉修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

HRP-UCNP辣根過(guò)氧化氫酶上轉(zhuǎn)換納米粒子

透明質(zhì)酸修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

海藻酸鈉修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

脂多糖修飾上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光顆粒

Ficoll聚蔗糖修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

甘露糖修飾水溶上轉(zhuǎn)換納米顆粒

半乳糖包覆脂溶上轉(zhuǎn)換納米顆粒

Casein酪蛋白修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

聚組氨酸修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

活性大分子修飾稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光顆粒

大分子蛋白偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換納米顆粒

抗原偶聯(lián)UCNPs上轉(zhuǎn)換納米顆粒

抗體偶聯(lián)UCNPs上轉(zhuǎn)換納米顆粒

活性蛋白/小分子偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換納米顆粒

活性生物分子偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒

PAMAM修飾水溶性上轉(zhuǎn)換納米顆粒

上轉(zhuǎn)換氟化鑭納米顆粒

官能團(tuán)修飾水溶性上轉(zhuǎn)換納米顆粒

Protein G修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒

生物標(biāo)記/共價(jià)鍵偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換納米顆粒

miRNA偶聯(lián)上轉(zhuǎn)換納米顆粒

二氧化錳納米片修飾的上轉(zhuǎn)換納米顆粒

Biotin修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子

PEI修飾紅色上轉(zhuǎn)換納米顆粒