ZnCdSe/ZnS近紅外二區(qū)量子點

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范圍內的體內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相中合成的核/殼硫化鉛/硫化鎘（CdS）量子點（CSQD）的?1600 nm處發(fā)射的明亮熒光探針。CdS殼起著至關重要的作用，可通過兩親性聚合物涂層過程以及轉移至賦予水穩(wěn)定性和相容性所需的水中來保護硫化鉛（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?能夠的60幀/秒（fps）的速度對小鼠脈管系統(tǒng)中的血流進行全皮實時成像。在808-nm激發(fā)下1,600-nm熒光，它還允許對小鼠**血管進行全皮體內共聚焦3D成像，成像深度約為1.2毫米。PEG-CSQDs通過增強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~32nm。與水相容的 CSQDs 通過膽道排泄，不會引起明顯的作用。這表明這類約1600 nm的發(fā)射探針可用于生物醫(yī)學研究。

對水溶液中的聚乙二醇化 CSQD 進行了表征

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

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。結果證實，CdS 外殼可以地保護PbS核免受化學和光化學降解效應的影響，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PEG層能夠阻止血清蛋白結合。

體內**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行了無創(chuàng)體內熒光成像。由于核/殼結構和PEG層，CSQDs在生理介質中表現(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窗口中對血流進行無創(chuàng)、實時成像在小鼠血管系統(tǒng)中。使用CSQD在NIR-IIb窗口中實現(xiàn)了體內單光子共聚焦成像，以高 S/B 比在毫米組織深度清晰地解析微米級。使用CSQDs 探針，**的體內無創(chuàng)3D逐層共聚焦成像了約1.2毫米的深度。通過增強的滲透和滯留效應點亮**的寬視野成像。同樣令人鼓舞的是，注射的 PEG-CSQDs從主要器官中并通過膽道排出體外途徑，無明顯體內毒性。這項工作產(chǎn)生了一種探針，可用于生物醫(yī)學研究中不尋常的1500至1700nm窗口的深部組織熒光成像。

應用方向：生物醫(yī)學

已發(fā)表文章：

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

原文連接：

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

本文科研涉及材料：

ZnCdSe/ZnS Quantum Dots

(PbS)/CdS quantum dots

聚乙二醇修飾的量子點 (PEG-CSQDs)

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

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

砷化銦的量子點(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(PbS QDs)

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

聚乙二醇化硫化鉛CdS核/殼量子點（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（PEGylated PbS QDs）