Kolprickar (CD) är ett slags nolldimensionellt kolhaltigt nanomaterial. På grund av sin extremt lilla storlek (vanligtvis mindre än 10 nm), enkla syntes, låg toxicitet, väldokumenterad biokompatibilitet och enastående luminescerande egenskaper, har CD-skivor breda tillämpningar, särskilt inom bioavbildning och biomedicinska områden. Hittills har effektiva blå och gröna emissioner med fotoluminescenskvantutbyte (PLQY) högre än 60 % rapporterats i flera CD-system, medan effektiva rena röda emissiva CD-skivor fortfarande är få. Icke-invasiv in vivo fluorescens (FL) avbildning kräver ett idealiskt fungerande spektralfönster i rött till NIR-intervallet 650‒1450 nm. Därför är CD-skivor med starka emissioner i rött till NIR-regionen i vattenlösningar mycket önskvärda.

I en ny artikel publicerad i Light Science &Application , ett team av forskare, ledda av professor Songnan Qu från Joint Key Laboratory vid utbildningsministeriet, Institutet för tillämpad fysik och materialteknik, University of Macau, Taipa, Macau SAR, Kina, och medarbetare har utvecklat solvotermisk syntes i ett steg av röda emitterande FA-CD från citronsyra och urea i FA utan komplicerade reningsprocedurer.

Genom att jämföra de optiska egenskaperna och kemiska strukturerna hos de solvotermiskt syntetiserade proverna i olika lösningsmedel, står den höga halten av elektrondragande C=O-grupper och låg halt av protondonerande −NH- och −OH-grupper på ytan av FA-CDs för deras rena röda utsläpp. Efter komponering med BSA realiserades hög PLQY upp till 21,9% och signifikant förbättrad multi-fotonröd FL i FA-CDs@BSA vattenlösningar. Både FA-CDs och FA-CDs@BSA uppvisade mycket låg cytotoxicitet och utsöndrades renalt in vivo. Ännu viktigare, tydligt in vivo röd FL-tumöravbildning och tvåfotonröd FL-avbildning av musöronkärl realiserades via intravenös injektion av FA-CDs@BSA vattenlösningar.

"Såvitt vi vet är detta första gången vi realiserar två-foton FL-avbildning hos däggdjur in vivo baserat på CD-skivor. Vi tror att denna studie kan främja den rationella designen av billiga starka röda/NIR-emitterande CD-skivor i vattensystem för deras höga prestationsbiologiska tillämpningar," sa forskarna.

Forskare utvecklar tvåfotonmikroskop med stort synfält och högupplösta