ZnCdSe/ZnS近紅外二區(qū)量子點(diǎn)

綜述：

隨著光子散射的**和自發(fā)熒光的減少，在近紅外（NIR）光譜（NIR-IIb窗口）的1,500至1,700 nm范圍內(nèi)的體內(nèi)熒光成像可提供高清晰度和深層組織穿透力。但是，缺乏具有足夠的亮度和水穩(wěn)定性的NIR-IIb熒光探針。在這里，我們介紹了一種基于在有機(jī)相中合成的核/殼硫化鉛/硫化鎘（CdS）量子點(diǎn)（CSQD）的?1600 nm處發(fā)射的明亮熒光探針。CdS殼起著至關(guān)重要的作用，可通過兩親性聚合物涂層過程以及轉(zhuǎn)移至賦予水穩(wěn)定性和相容性所需的水中來保護(hù)硫化鉛（PbS）核免受氧化并保持其明亮的熒光。產(chǎn)生的帶有支鏈PEG外層的CSQD表現(xiàn)出7小時的較長血液循環(huán)半衰期，并且通過檢測?能夠以前所未有的60幀/秒（fps）的速度對小鼠脈管系統(tǒng)中的血流進(jìn)行全皮實(shí)時成像。在808-nm激發(fā)下1,600-nm熒光，它還允許對小鼠**血管進(jìn)行全皮體內(nèi)共聚焦3D成像，成像深度約為1.2毫米。PEG-CSQDs通過增強(qiáng)的滲透和保留作用**地積累在**中，由于明亮的~1,600 nm發(fā)射和近乎零的自發(fā)熒光背景，提供了**與正常組織斯托克位移比率高達(dá)~32nm。與水相容的 CSQDs 通過膽道排泄，不會引起明顯的毒性作用。這表明這類約1600 nm的發(fā)射探針可用于生物醫(yī)學(xué)研究。

對水溶液中的聚乙二醇化 CSQD 進(jìn)行了表征

科研人員對水溶液中的聚乙二醇化CSQD進(jìn)行了表征，并將其光學(xué)性質(zhì)與其類似的不含CdS殼的聚乙二醇化PbS QD進(jìn)行了比較。

在60 mW/cm2的808nm激光下的2小時連續(xù)曝光測試中觀察到PEG-CSQD在PBS中的**光穩(wěn)定性。結(jié)果證實(shí)，CdS 外殼可以**地保護(hù)PbS核免受化學(xué)和光化學(xué)降解效應(yīng)的影響，賦予QD**的熒光性能和水溶液中的穩(wěn)定性。在4 ℃下儲存4 wk后，PEG-CSQDs仍然保持其強(qiáng)烈的亮度，沒有明顯的衰減。

動態(tài)光散射 (DLS) 表明，所得PEG-CSQD在PBS中的完全水合流體動力學(xué)尺寸約為18.2 nm。此外，FCS中PEG-CSQDs 的DLS曲線與PBS中的幾乎一致，證實(shí)PEG層能夠阻止血清蛋白結(jié)合。

體內(nèi)**的 3D 共聚焦成像，波長約為 1600 nm

明亮的PEG-CSQDs被用于允許非侵入性，通過皮膚，高分辨率的體內(nèi)共焦成像的小鼠在毫米深度。這表明PEG-CSQD是一種出色的納米探針，可用于動物疾病模型的無創(chuàng)3D體內(nèi)熒光成像。

綜上所述，

我們開發(fā)了一種基于CSQD的明亮熒光探針，發(fā)射波長為1600 nm，并在2D寬視場和3D共焦模式下以高時空分辨率進(jìn)行了無創(chuàng)體內(nèi)熒光成像。由于核/殼結(jié)構(gòu)和PEG層，CSQDs在生理介質(zhì)中表現(xiàn)出高水穩(wěn)定性和生物相容性，并保持高量子產(chǎn)率，允許在NIR-IIb窗口中對血流進(jìn)行無創(chuàng)、快速、實(shí)時成像在小鼠血管系統(tǒng)中。使用CSQD在NIR-IIb窗口中實(shí)現(xiàn)了體內(nèi)單光子共聚焦成像，以高 S/B 比在毫米組織深度清晰地解析微米級毛細(xì)血管。使用CSQDs 探針，**的體內(nèi)無創(chuàng)3D逐層共聚焦成像達(dá)到了約1.2毫米的深度。通過增強(qiáng)的滲透和滯留效應(yīng)點(diǎn)亮**的寬視野成像達(dá)到了高達(dá)32的高T/NT比。同樣令人鼓舞的是，注射的PEG-CSQDs從主要器官中清除并通過膽道排出體外途徑，無明顯體內(nèi)毒性。這項(xiàng)工作產(chǎn)生了一種探針，可用于生物醫(yī)學(xué)研究中不尋常的1500至1700nm窗口的深部組織熒光成像。

應(yīng)用方向：生物醫(yī)學(xué)

原文連接：

www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1806153115

本文科研涉及材料：

ZnCdSe/ZnS Quantum Dots

(PbS)/CdS quantum dots

聚乙二醇修飾的量子點(diǎn) (PEG-CSQDs)

單壁碳納米管 (single-walled carbon nanotubes)

稀土下轉(zhuǎn)換納米晶 (rare earth down-conversion nanocrystals)

砷化銦的量子點(diǎn)(indium arsenide-based quantum dots)

HiPco小管徑單壁碳納米管(Hipco SWNTs-Purified)

PbS/CdS CSQDs

Lead sulfide QDs 硫化鉛量子點(diǎn)(PbS QDs)

油酸封端的PbS量子點(diǎn)(oleic acid-capped PbS QDs)

聚乙二醇化硫化鉛CdS核/殼量子點(diǎn)（PEG-CSQDs）

線性甲氧基聚乙二醇胺（分子量～5 kDa）linear methoxypolyethylene glycol amine

支鏈八臂聚乙二醇胺（分子質(zhì)量～40 kDa）branched eight-arm polyethylene glycol amine

近紅外IR-26染料（IR-26 dye）

聚乙二醇化PbS量子點(diǎn)（PEGylated PbS QDs）

小編zhn2021.11.09