稀土发光纳米材料温度监测应用研究进展

温度监测在调控生物体内生理过程和研究纳米尺度的微观热效应中扮演重要角色。光学纳米温度探针灵敏度高、空间分辨率高,稀土发光测温作为一种非侵入性的温度监测方式已经引起广泛的关注。稀土发光材料具有超高的光稳定性和可调节的多波段发射的优点,是一种极具潜力的光学纳米探针。本文概述了用于体内温度监测的稀土纳米复合材料的最新研究进展,构建近红外第二或第三光学窗口发射的镧系发光纳米温度探针,提高了成像分辨率以及在生物组织中的穿透深度,拓宽了其在体内潜在的生物应用。     

稀土纳米探针用于同波长比率测温及生物成像

生物体温度检测在疾病的诊断和治疗以及生物学机制研究中具有重要的意义。体内温度检测的现有方法和技术仍然存在着检测不直观、组织深度小或者侵入性较高的问题。发光纳米温度探针是一种新兴的测温技术,近红外比率型发光温度探针具备测温速度快,可视化以及空间精度高的优势。然而由于检测波长的差异,测温的准确性会受到组织吸收散射的干扰。本研究通过稀土发光纳米复合材料,构建了一种镱、铒离子共掺杂的双激发同波长发射的稀土发光纳米温度探针。以铒离子作为发光中心,在808 nm和980 nm激发下产生同一种位于近红外第二窗口的1550 nm发射,作为比率测温探针的工作波长和参比波长,避免了波长差异造成的生物组织消光系数的误差,有望实现更高测温准确度。研究结果表明,所设计的双激发同波长稀土发光纳米探针具有均一的粒径和形貌,较强的发射强度以及良好生物相容性,1550 nm的发射强度比率能够在10℃～90℃范围实现温度检测。进一步的活体成像结果验证了纳米探针的高空间分辨的成像效果。本研究将为生物体内温度检测提供一种新的思路。