ZnCdSe/ZnS近紅外二區量子點

綜述：

隨著光子散射的**和自發熒光的減少，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。產生的帶有支鏈PEG外層的CSQD表現出7小時的較長血液循環半衰期，并且通過檢測?能夠的60幀/秒（fps）的速度對小鼠脈管系統中的血流進行全皮實時成像。在808-nm激發下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發射和近乎零的自發熒光背景，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的發射探針可用于生物醫學研究。

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小時連續曝光測試中觀察到 PEG-CSQD 在PBS中的光穩定性。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3D體內熒光成像。

綜上所述，

我們開發了一種基于CSQD的明亮熒光探針，發射波長為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體內熒光成像。由于核/殼結構和PEG層，CSQDs在生理介質中表現出高水穩定性和生物相容性，并保持高量子產率，允許在NIR-IIb窗口中對血流進行無創、實時成像在小鼠血管系統中。使用CSQD在NIR-IIb窗口中實現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。這項工作產生了一種探針，可用于生物醫學研究中不尋常的1500至1700nm窗口的深部組織熒光成像。

應用方向：生物醫學

已發表文章：

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）