Lantaniddopade oorganiska upconversion nanokristaller (UCNC) drar till sig mer uppmärksamhet, eftersom de är potentiella fluorescerande diagnostiska och terapeutiska medel för in vivo-applikationer inklusive biologisk avbildning och sjukdomsterapi.

Dock, alla för närvarande tillgängliga lantaniddopade oorganiska UCNCs, som exemplifieras av den mest representativa b -NaYF ₄ :Yb/Er, inte är biologiskt nedbrytbara och kan därför inte ofarligt elimineras från kroppen av levande organismer inom en rimlig tidsperiod, gör deras kliniska översättningar nästan omöjliga.

I en studie publicerad i ACS Nano , forskargruppen ledd av professor Hong Maochun från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade en ny klass av rödavgivande biologiskt nedbrytbara UCNC:er baserade på Yb ³⁺ /Er ³⁺ -dopat oorganiskt kaliumheptafluozirkonat (K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er) som har ett dynamiskt "mjukt" kristallgitter innehållande vattenlösligt [ZrF7] ^3- kluster och K ⁺ katjon.

Forskarna fann att detta arrangemang av K ₃ ZrF ₇ kristallgitter möjliggör framställning av en familj av rödavgivande biologiskt nedbrytbara oorganiska UCNC efter substituerad Yb ³⁺ /Er ³⁺ dopning in i den högsymmetriska värdmatrisen.

Särskilt, den rödavgivande K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er UCNCs uppvisar en pH-beroende biologisk nedbrytningsförmåga vid exponering för vatten både in vitro och in vivo, och vars snabba biologiska nedbrytningshastighet, övervakas med hjälp av intrinsic red upconversion luminescens (UCL), kan justeras genom att ändra pH-värdet under nedbrytningsprocessen.

Genom histopatologiska och elementära analyser, forskarna fann också att de slutliga biologiska nedbrytningsprodukterna av K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er UCNCs kan snabbt utsöndras från möss kroppar på kort tid utan uppenbar toxicitet för deras muskler och huvudorgan, i skarp kontrast till den icke-nedbrytbara b-NaYF ₄ :Yb/Er UCNCs som främst ackumuleras i huvudorganen hos möss.

Denna studie erbjuder entydigt en möjlighet att producera en familj av UCL diagnostiska och terapeutiska medel som är biologiskt nedbrytbara in vivo under en rimlig tidsperiod efter att de har utfört sina biologiska tillämpningar, vilket också stimulerar ett ökat forskningsintresse för biologiskt nedbrytbart Ln ³⁺ -dopade oorganiska UCNCs för olika biomedicinska tillämpningar och gynnar deras framtida kliniska översättningar.