复旦大学化学系张凡团队开发高亮度近红外探针，完成弱光照射下的高信噪比生物成像

光学成像因其及时反应、高灵敏度和高分辨率的明显特性，在医疗健康、环境检测等许多范畴具有不行代替的重要位置。近红外光是一种人眼不行见的光，相关于可见光（400-700 nm）而言，生物安排在近红外窗口（700-1700 nm）对光的吸收与散射较小，所以发射近红外光的探针在加密通讯和生物活体成像等范畴具有天然优势。

但是，传统的近红外探针一般需求在能量较高的激光照耀下才干发光，过高的照耀功率不行避免地会构成布景的搅扰，然后影响成像的信噪比和分辨率。此外，外部激光的辐照往往会构成潜在的过热现象，简单对生物安排构成损伤。怎么下降辐照光的能量，甚至在功率较低的环境光照耀下完成高信噪比的近红外成像，一直是科研人员面对的难题。

近来，复旦大学化学系张凡教授团队开发的高亮度近红外探针完成了弱光照耀下的高信噪比生物成像，为以上难题的霸占供给全新思路。北京时间2024年9月13日，相关研讨成果以《高亮度过渡金属敏化的镧系近红外发光纳米颗粒》为题，在《天然·光子学》（Nature Photonics）期刊在线宣布，这也是复旦大学在交叉学科范畴获得的又一重大成果。

张凡团队开发了一系列标准均一、结构和发射波长可调的新式过渡金属元素铬敏化的镧系纳米发光颗粒（Cr3+-sensitized lanthanide-doped nanoparticles, CLNPs）。

团队初次在纳米标准完成了过渡金属铬离子关于六种镧系激活剂的敏化，发光规模掩盖900-1700 nm。此外，与需求激光激起的传统镧系敏化纳米粒子比较，新式的CLNPs在较弱的环境光照耀下即可完成高效近红外发光，CLNPs的亮度比相同标准的传统镧系敏化纳米粒子最多高出三百七十倍。

不只如此，CLNPs还能够外延成长至传统镧系敏化纳米粒子外表，构成长程有序的核壳纳米界面结构，三价铬离子相同能够经过界面能量传递的方法对传统镧系纳米颗粒进行敏化，完成最高二十倍的发光增强。这一发现不只拓展了现有镧系纳米颗粒的东西库，还敞开了依托过渡金属敏化来完成镧系纳米颗粒高效发光的新范畴。

根据CLNPs杰出的化学稳定性，团队将其作为新式防伪墨水完成了近红外窗口的四色加密：喷洒了防伪墨水的树叶在肉眼下依然坚持绿色，但在近红外相机视界中，不再需求高功率的激光，仅需环境光的照耀便能够明晰地观察到不同通道的加密信息。

不只如此，在小鼠皮下瘤的手术切除试验中，团队运用CLNPs的强消光特性，仅在手术室无影灯的照耀下就可完成近红外手术导航。比较之下，为到达相同作用，运用传统激光激起的功率需求高出十一倍。

此外，团队还运用了口服商品化长余辉资料作为“内照耀”光源，经过选用掺杂不同镧系激活剂的CLNPs能够完成小鼠不同脏器和不同病灶部位的高对比度多重成像。这一技能的运用极大地简化了近红外成像的运用条件，一起也拓展了近红外纳米探针的运用规模。

因为铬的全球年产量约为一切镧系元素总产量之和的150倍，根据CLNPs的发光渠道还极具高效和经济性。即便在极低光照条件下，CLNPs依然具有高效发光的性质。这一科研发展将为资料科学、分析化学、信息工程、生物光子学、生物医学工程和医疗确诊等范畴拓展研讨视界。

新民晚报记者 张炯强