早期發現和診斷是提高癌症治愈率的有效途徑，對人類健康具有重要意義。而近紅外激光具有空間分辨率高、穿透深度大、背景熒光低、對組織損傷小等優點，利用兩個近紅外(NIR)光子作為光源激發可見光發射的雙光子熒光成像是監測細胞動态和檢測早期病理變化的有力工具。因此，開發高生物相容性、低成本的雙光子熒光探針具有重要應用前景。

　　近日，廣州大學化學化工學院/廣州市清潔能源材料重點實驗室陳旖勃副教授在《Chemical Engineering Journal》上發表了題為“Two-photon photoluminescence and bio-imaging application of monodispersed perovskite-in-silica nanocrystals with high biocompatibility”的論文。本工作将單個CsPbBr3納米晶封裝進一個二氧化矽納米殼中以防止Pb2 的洩漏，通過各項光學表征和雙光子細胞成像實驗，研究了它們的雙光子和單光子發光特性以及在生物成像中的應用潛力。

　　全無機鈣钛礦鉛納米晶體(CsPbX3 NCs, X = Cl, Br, I)作為半導體光電子領域的明星材料，具有較大的非線性吸收和低阈值多光子泵浦放大自發輻射(ASE)。然而，由于鈣钛礦穩定性差和Pb2 毒性，限制了它的實際應用。本論文通過調節TMOS和氨水的用量，一步法合成了具有不同SiO2殼層厚度(15∼60 nm)的CPB@SiO2核殼NCs。SiO2殼層的封裝能有效防止Pb2 的流失，且随着SiO2殼層厚度的增加，Pb2 流失的濃度越來越小(圖1i)，說明CPB@SiO2 NCs具有較低的細胞毒性，具有生物成像應用的潛力。

　　圖1 (a) CPB@SiO2核殼NCs用于雙光子生物成像的示意圖；(b) TMOS含量與核殼尺寸的關系；(c) CPB@SiO2-75、(d) CPB@SiO2-100、(e) CPB@SiO2-125和(f) CPB@SiO2-150NCs的透射電鏡圖像，比例尺是50 nm；(g) CPB@SiO2NCs的FTIR光譜；(h)室溫下CPB@SiO2 NCs的拉曼光譜；(i)上清液中Pb2 的濃度。

　　所制備的核殼結構樣品在800nm飛秒激光下均表現出良好的雙光子吸收特性。在不添加其他保護性配體的情況下，用16 μg/mL的CPB@SiO2-100NCs培育HepG2細胞24h，細胞的存活率達96.21%，說明NCs具有優良的生物相容性。在800 nm飛秒激光掃描下，對照組的HepG2細胞表現出非常微弱的熒光(圖2g)，而實驗組由于雙光子吸收而發出明亮的綠色熒光(圖2h)，表明細胞的發光信号來源于CPB@SiO2-100 NCs。此外實驗組的累積熒光強度是對照組的5倍(圖2f)，說明使用CPB@SiO2-100 NCs作為雙光子成像納米探針可以有效地避免生物細胞自身熒光的幹擾，保證良好的成像質量。

　　圖2 800 nm飛秒激光激發下(a) CPB@SiO2-75， (b) CPB@SiO2-100， (c) CPB@SiO2-125， (d) CPB@SiO2-150 NCs在不同激發功率下的雙光子熒光光譜；(e) 不同濃度CPB@SiO2-100 NCs培養HepG2細胞24 h後的細胞活力；(f)實驗組和對照組(含或不含CPBr@SiO2-100 NCs培養) HepG2細胞的累計熒光強度；(g)對照組和(h)實驗組HepG2細胞在800 nm飛秒激光下的雙光子熒光成像圖。

　　這項工作為可控的鈣钛礦核殼納米結構的制備提供了一種可靠的方法，并為其在生物成像中的應用提供了新的思路。廣州大學碩士研究生鐘楚瑤為論文的第一作者，陳旖勃副教授為通訊作者。華南師範大學範海華、廣州大學陳志峰和美國加州大學聖克魯茲分校張金中團隊對該工作有重要貢獻。

　　來源：廣州大學

　　論文鍊接：

　　htt

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!