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降雨强研究组在量子点纳米发光探针及其双光子荧光成像研究中取得进展

  双光子荧光成像技术具有近红外激光激发、光毒性小和光漂白、自发荧光干扰弱及组织穿透深度大等优点,在生命科学研究领域应用前景广阔。然而,传统有机荧光染料双光子吸收截面(Two-photon absorption cross-sections,σ) 小、双光子激发发光亮度(Two-photon excitation brightness, σ × , 其中为发光量子产率)低,难以实现活细胞或深层组织高质量双光子荧光成像,这大大阻碍了双光子荧光显微成像技术的发展。开发双光子激发作用截面大、双光子激发发光亮度高、生物相容性好的新型高效双光子荧光探针,是提高双光子荧光成像质量、拓展双光子荧光成像应用范围的关键。

 

  降雨强研究组与北京大学沙印林教授合作,以发光性能优异的量子点纳米材料为基础,结合双亲性高分子材料,发展了一类新型的沉淀-自组装纳米包埋技术。所制备的高分子包埋的量子点纳米探针(P-QD),在近红外飞秒激光激发下发出很强的荧光,其800nm处双光子激发作用截面/双光子激发发光亮度σ × ?高达6.2 × 106 GM(1 GM=10-50 cm4 sphoton-1 particle-1),远远超过了传统有机染料(<102 GM)。其双光子成像穿透深度高达2200微米,远远突破了传统双光子荧光成像几百微米的极限。此外,P-QD具有良好的水溶液分散性和胶体稳定性,生物相容性好,不容易光漂白,显示了其在长时间动态追踪及深层组织成像中的潜在应用价值。

 

  


图1. a) 量子点纳米探针(P-QD)制备示意图;b) P-QD双光子激发发光亮度及其激发谱。

  该研究成果于2015年4月24日在线发表在Scientific Reports上(Sci. Rep. 5, 9908; DOI:10.1038/srep09908)。文章通讯作者为中科院遗传发育所降雨强研究员、韩荣成助理研究员及北京大学沙印林教授。上述研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委的资助。