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ZnCdSe/ZnS近红外二区量子点,一种〜1600 nm处发射的明亮荧光探针用于肿瘤成像
发布时间:2021-11-30     作者:zhn   分享到:

ZnCdSe/ZnS近红外二区量子点

综述:

随着光子散射的抑制和自发荧光的减少,在近红外(NIR)光谱(NIR-IIb窗口)的1,5001,700 nm范围内的体内荧光成像可提供高清晰度和深层组织穿透力。但是,缺乏具有足够的亮度和水稳定性的NIR-IIb荧光探针。在这里,我们介绍了一种基于在有机相中合成的/壳硫化铅/硫化镉(CdS)量子点(CSQD的〜1600 nm处发射的明亮荧光探针。CdS壳起着至关重要的作用,可通过两亲性聚合物涂层过程以及转移至赋予水稳定性和相容性所需的水中来保护硫化铅(PbS核免受氧化并保持其明亮的荧光。产生的带有支链PEG外层的CSQD表现出7小时的较长血液循环半衰期,并且通过检测〜能够以前所未有的60/秒(fps)的速度对小鼠脉管系统中的血流进行全皮实时成像。在808-nm激发下1,600-nm荧光它还允许对小鼠肿瘤血管进行全皮体内共聚焦3D成像,成像深度约为1.2毫米。PEG-CSQDs通过增强的渗透和保留作用有效地积累在肿瘤中,由于明亮的~1,600 nm发射和近乎零的自发荧光背景,提供了肿瘤与正常组织斯托克位移比率高达~32nm。与水相容的 CSQDs 通过胆道排泄,不会引起明显的毒性作用。这表明类约1600 nm的发射探针可用于生物医学研究。

对水溶液中的聚乙二醇化 CSQD 进行了表征

科研人员对水溶液中的聚乙二醇化CSQD进行了表征,并将其光学性质与其类似的不含 CdS 壳的聚乙二醇化PbS QD进行了比较。

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60 mW/cm2808nm激光下的2小时连续曝光测试中观察到 PEG-CSQD PBS中的优异光稳定性结果证实,CdS 外壳可以有效地保护PbS核免受化学和光化学降解效应的影响,赋予QD优异的荧光性能和水溶液中的稳定性。在4 下储存4 wk后,PEG-CSQDs仍然保持其强烈的亮度,没有明显的衰减。

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动态光散射 (DLS) 表明,所得PEG-CSQDPBS中的完全水合流体动力学尺寸约为18.2 nm。此外,FCSPEG-CSQDs DLS曲线与PBS中的几乎一致,证实PEG层能够阻止血清蛋白结合。

体内肿瘤的 3D 共聚焦成像,波长约为 1600 nm

明亮的PEG-CSQDs被用于允许非侵入性,通过皮肤,高分辨率的体内共焦成像的小鼠在毫米深度。这表明 PEG-CSQD 是一种出色的纳米探针,可用于动物疾病模型的无创3D体内荧光成像。

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综上所述

我们开发了一种基于CSQD的明亮荧光探针,发射波长为1600 nm,并在2D宽视场和3D共焦模式下以高时空分辨率进行了无创体内荧光成像。由于核/壳结构和PEG层,CSQDs在生理介质中表现出高水稳定性和生物相容性,并保持高量子产率,允许在NIR-IIb窗口中对血流进行无创、快速、实时成像在小鼠血管系统中。使用CSQDNIR-IIb窗口中实现了体内单光子共聚焦成像,以高 S/B 比在毫米组织深度清晰地解析微米级毛细血管。使用CSQDs 探针,肿瘤的体内无创3D逐层共聚焦成像达到了约1.2毫米的深度。通过增强的渗透和滞留效应点亮肿瘤的宽视野成像达到了高达32的高T/NT比。同样令人鼓舞的是,注射的 PEG-CSQDs从主要器官中清除并通过胆道排出体外途径,无明显体内毒性。这项工作产生了一种探针,可用于生物医学研究中不寻常的15001700nm窗口的深部组织荧光成像。

应用方向:生物医学

已发表文章:

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

原文连接:

https://www.pnas.org/content/115/26/6590

本文科研涉及材料:

ZnCdSe/ZnS Quantum Dots

(PbS)/CdS quantum dots

聚乙二醇修饰的量子点 (PEG-CSQDs)

单壁碳纳米管 (single-walled carbon nanotubes)

稀土下转换纳米晶 (rare earth down-conversion nanocrystals)

砷化铟的量子点(indium arsenide-based quantum dots)

HiPco小管径单壁碳纳米管(Hipco SWNTs-Purified)

PbS/CdS CSQDs

Lead sulfide QDs 硫化铅量子点(PbS QDs)

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

聚乙二醇化硫化铅CdS/壳量子点(PEG-CSQDs

线性甲氧基聚乙二醇胺(分子量∼5 kDalinear methoxypolyethylene glycol amine

支链八臂聚乙二醇胺(分子质量∼40 kDabranched eight-arm polyethylene glycol amine

近红外IR-26染料(IR-26 dye

聚乙二醇化PbS量子点(PEGylated PbS QDs


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