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【稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料簡(jiǎn)介】：
稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一種在近紅外光激發(fā)下能發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光材料，即可通過(guò)多光子機(jī)制把長(zhǎng)波輻射轉(zhuǎn)換成短波輻射，所以稱之為“上轉(zhuǎn)換”。其zui大的特點(diǎn)是材料所吸收的光子能量低于發(fā)射的光子能量。這種材料發(fā)光違背 Stokes 定律，因此又被稱為反 Stokes 定律發(fā)光材料。
人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)基質(zhì)材料中摻入 Yb3+、Ho3+、Er3+和 Tm3+在紅外光激發(fā)下，可見(jiàn)光發(fā)射強(qiáng)度可以提高 2~3 個(gè)數(shù)量級(jí)，由此正式提出了“上轉(zhuǎn)換發(fā)光”(Upconversion Luminescence，UCL)
的觀點(diǎn)。
公司：陜西凱新生物科技有限公司
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【上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒發(fā)光機(jī)制】：
上轉(zhuǎn)換發(fā)光所發(fā)射的光子能量比所吸收光子的能量高，這個(gè)過(guò)程稱為上轉(zhuǎn)換發(fā)光。稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光是基于稀土元素 4f 電子間的躍遷。每種稀土離子都有其確定的能級(jí)位置，不同的稀土離子的上轉(zhuǎn)換過(guò)程不同，一般來(lái)說(shuō)稀土離子的發(fā)光過(guò)程可以分為三步：①基質(zhì)晶格吸收激發(fā)能；②基質(zhì)晶格將吸收的激發(fā)能傳遞給激發(fā)離子，使其激發(fā)；③被激發(fā)的稀土離子發(fā)出熒光而返回基質(zhì)。上轉(zhuǎn)換過(guò)程主要有激發(fā)態(tài)吸收、能量傳遞、直接雙光子吸收和光子雪崩四種形式
【上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)】：
稀土發(fā)光材料主要有基質(zhì)材料、激活劑(發(fā)光中心)、共激活劑和敏化劑等組成。上轉(zhuǎn)換發(fā)光的效率在很大程度上取決于上轉(zhuǎn)換的基質(zhì)材料?；|(zhì)材料本身不發(fā)光，但能為激活離子提供合適的晶體場(chǎng)，使其產(chǎn)生合適的發(fā)射。基質(zhì)材料的選擇一般要求具有與摻雜離子相匹配的晶格、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較低的晶格振動(dòng)聲子能量等。根據(jù)基質(zhì)材料組分的不同，可以將上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)主要分為氧化物、鹵化物和硫化物等。
西安凱新生物提供的聚乙二醇包裹的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料和二氧化硅包裹的上轉(zhuǎn)換材料可以有效的減少 甚至消除材料的毒性。
【聚合物包裹的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒】：
運(yùn)用聚合物包裹的方法，在解決水溶性和功能化修飾時(shí)，提高了其生物相容性。但是這種方法比較復(fù)雜，必須設(shè)計(jì)出兩親性的高分子，或者嚴(yán)格控制其表面電荷，多次反復(fù)離心洗滌，對(duì)樣品的穩(wěn)定性造成一定的影響。
西安凱新生物科技有限公司可以提供有聚合物聚乙二醇包裹的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒產(chǎn)品：PEG修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：30-60nm
【二氧化硅包裹的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒】：
二氧化硅包裹的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，包裹后的納米粒子具有很好的水溶性和生物相容性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中。
西安凱新生物科技有限公司可以提供有二氧化硅包裹的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒產(chǎn)品：SiO2修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：50-100nm
1：生物成像
上轉(zhuǎn)換納米顆粒優(yōu)異的特性，如發(fā)射峰尖銳(zui大半峰寬，F(xiàn)WHM <12 nm)，熒光壽命長(zhǎng)(~ms)，優(yōu)異的耐光性、無(wú)光閃爍、沒(méi)有生物體的自體熒光，組織穿透能力強(qiáng)和成像過(guò)程中組織損傷小。上轉(zhuǎn)換納米探針被廣泛的應(yīng)用在生物成像中，包括小動(dòng)物體內(nèi)成像，腫瘤靶向成像，淋巴顯像，血管成像、CT 成像和核磁成像等等。同時(shí)也被應(yīng)用在各種生物模型中研究，包括細(xì)菌，C.線蟲(chóng)，小鼠，兔，甚至植物。對(duì)細(xì)菌和 C.線蟲(chóng)，細(xì)胞成像適用于執(zhí)行其體內(nèi)成像研究。
上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料由于沒(méi)有背景熒光的干擾，具有很高的成像靈敏度。2006年，Lim 將 50~150 nm 的 Y2O3:Yb/Er 上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于線蟲(chóng)的培養(yǎng)(C. elegans)，并對(duì)線蟲(chóng)的腸做了成像分析。用 980 nm 激光作為激發(fā)光源，可以清晰的看到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在線蟲(chóng)體內(nèi)的分布，如圖所示 。但是這些發(fā)光納米材料的尺寸比較大，并且表面沒(méi)有合適的官能團(tuán)修飾，在細(xì)胞和動(dòng)物水平成像很難得到進(jìn)一步的發(fā)展。
2008 年，Prasad 等報(bào)道了注射 Na YF4:Yb,Tm (78:20:2%)上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(直徑在 20~30 nm)的 Balb/C 小鼠的活體成像，如圖 所示，在 975 nm 激發(fā)下上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料具有很強(qiáng)的熒光，材料從尾靜脈注射后主要富集在肝臟等部位，沒(méi)有背景熒光的干擾，從而明顯突出上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物成像上的優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中也得到迅猛的發(fā)展。新加坡國(guó)立大學(xué) Zhang[73, 74]等合成了硅包裹的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于細(xì)胞成像的熒光標(biāo)記物，并且作為細(xì)胞示蹤成像試劑，將標(biāo)記的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料通過(guò)尾靜脈注射到小鼠體內(nèi)，觀察到在小鼠的耳血管中發(fā)現(xiàn)有上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的信號(hào)。Hilderbrand 等報(bào)道了表面 PEG 修飾的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于小鼠的血管成像。zui近 Kobayashi 等報(bào)道了 PEG 修飾的 Na YF4:Yb,Er 和 Na YF4:Yb,Tm 兩種上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于淋巴循環(huán)成像。由于材料的尺寸和表面修飾等原因，納米材料在淋巴結(jié)部位富集量比較少。Xu 等將 CEA8 抗體偶聯(lián)到硅烷包裹的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面用來(lái)特異性標(biāo)記癌胚抗原表達(dá)的 Hela 細(xì)胞，并進(jìn)行成像復(fù)旦大學(xué) Li 課題組將對(duì)αvβ3 整合素受體高表達(dá)的 RGD 共價(jià)鍵偶聯(lián)到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，在活體水平上實(shí)現(xiàn)了對(duì) U87 腫瘤細(xì)胞的靶向，并且沒(méi)有自發(fā)熒光的干擾，具有較高的組織穿透能力。
2：生物檢測(cè)
近年來(lái)，基于熒光能量共振轉(zhuǎn)移(FRET)原理的化學(xué)生物傳感器在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)給體與受體滿足一定的條件，就可以實(shí)現(xiàn) FRET，在檢測(cè)中發(fā)揮了重要的作用。上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料屬于熒光材料中的一種，具有相類似的性質(zhì)。將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒與金屬納米粒子(如 Au 納米顆粒)或者與有機(jī)熒光基團(tuán)偶聯(lián)后就可以實(shí)現(xiàn)他們之間的
FRET，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料作為給體，而熒光基團(tuán)或 Au 納米顆粒作為受體，就可以設(shè)計(jì)高靈敏度的化學(xué)傳感器用于生物分子檢測(cè)。2005 年 Li 課題組zui早開(kāi)展基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的 FRET 用于生物檢測(cè)所示，生物素(biotin)連接的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒作為能量給體(donors)，而金納米粒子作為能量受體(acceptors)。當(dāng)親和素(avidin)將 Au 納米粒子和上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子相連時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致上轉(zhuǎn)換材料的熒光淬滅，淬滅的程度會(huì)隨著發(fā)光納米材料表面連接 Au 納米粒子的數(shù)目增多而增加，由此來(lái)檢測(cè) avidin 的濃度。
3：基于上轉(zhuǎn)換熒光的多模態(tài)成像
隨著生物成像技術(shù)的發(fā)展，單一的成像模式已不再滿足需求，亟需發(fā)展多模態(tài)成像技術(shù)。上轉(zhuǎn)換熒光成像沒(méi)有背景熒光的干擾，具有很高的成像靈敏度，同時(shí)在近紅外光激發(fā)下具有較強(qiáng)的組織穿透能力，在生物醫(yī)學(xué)成像中發(fā)揮了重要的優(yōu)勢(shì)，但是其成像所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)。而傳統(tǒng)的下轉(zhuǎn)換熒光成像如量子點(diǎn)和有機(jī)染料在成像時(shí)，具有嚴(yán)重的光漂白現(xiàn)象，需要高能量的紫外光激發(fā)，組織穿透能力差，還有本身較強(qiáng)的自發(fā)熒光干擾等缺點(diǎn)，成像靈敏度低，但是具有很高的熒光量子產(chǎn)率、發(fā)射光譜可調(diào)、并且成像所需要的時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)在光學(xué)成像中同樣發(fā)揮重要的作用。磁共振成像(MRI)主要是斷層掃描，分為 T1 和 T2 效應(yīng)，具有很強(qiáng)的組織穿透能力，但是成像的靈敏度較低。zui近發(fā)展起來(lái)的還有 CT 成像、PET-SPET
成像等新型的成像方式。下面將以上轉(zhuǎn)換熒光成像為基礎(chǔ)，結(jié)合其他成像方式做一簡(jiǎn)單的總結(jié)。
4：新型的癌癥光動(dòng)力治療
納米材料由于具有很大的比表面積，可以作為藥物輸送載體。運(yùn)用兩親性高分子修飾上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，在納米材料和親水端之間的疏水層可以吸附一些化學(xué)藥物如阿霉素(DOX)再在其表面連接上一些靶向的基團(tuán)如葉酸(FA)，可以實(shí)現(xiàn)靶向性的藥物輸送。同時(shí)中間的疏水層也可以吸附一些光敏分子實(shí)現(xiàn)新型的光動(dòng)力治療。光動(dòng)力治療是指一些藥物(光敏分子)
在光照的條件下將吸附在周圍的的氧轉(zhuǎn)化為單線態(tài)氧或者是活性氧自由基，從而殺死腫瘤細(xì)胞。該方法zui大的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)病灶周圍的組織造成損傷，毒副作用較小。許多課題組開(kāi)展了基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在光動(dòng)力治療方面的研究。 Zn PC 吸附在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，然后在 980 nm 激光照射下通過(guò)FRET 的方式將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶的能量轉(zhuǎn)移到
Zn PC 分子上，產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧或活性氧自由基，在細(xì)胞水平上實(shí)現(xiàn)了光動(dòng)力治療，如圖 所示。同樣我們課題組也開(kāi)展類似的工作，將光敏分子 Ce6 吸附在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，如圖 所示，在激光的照射下同樣也能產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧，通過(guò)瘤內(nèi)注射的方式在活體水平上有效抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。
5：上轉(zhuǎn)換納米顆粒用于腫瘤藥物治療
上轉(zhuǎn)換納米顆粒的光學(xué)特性以及其尖銳且可調(diào)節(jié)的發(fā)射峰讓上轉(zhuǎn)換納米顆粒成
為藥物傳遞和藥物治療的重要載體。它的特殊功能使他能克服傳統(tǒng)探針?biāo)媾R的各種問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)多樣化治療。
近年來(lái)，稀土上轉(zhuǎn)換納米探針已經(jīng)被用于診斷治療的研究中，其中上轉(zhuǎn)換納米探
針的發(fā)射峰可以作為光學(xué)信號(hào)研究，用來(lái)準(zhǔn)確的確定診斷部位以及藥物到達(dá)診部位所需要的時(shí)間，以準(zhǔn)確的定位發(fā)病部位和藥物治療所需要的時(shí)間，這就是所謂的“影像引導(dǎo)治療”。憑借上轉(zhuǎn)換納米探針優(yōu)異的組織滲透能力和優(yōu)良的生物相容性，上轉(zhuǎn)換發(fā)光介導(dǎo)的治療中，利用其紫外光和可見(jiàn)光來(lái)進(jìn)行診療比較常見(jiàn)。在各種治療技術(shù)，光動(dòng)力學(xué)療法(PDT)和光熱力學(xué)療法(PTT)以其無(wú)輻射和優(yōu)異的生物相容性，并且zui接近傳統(tǒng)的化療和放療而zui被看好。在上轉(zhuǎn)換納米顆粒本身的治療機(jī)制的基礎(chǔ)上。還可以用上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像來(lái)引導(dǎo)光動(dòng)力學(xué)療法和光熱力學(xué)療法。
【凱新生物銷售的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料目錄簡(jiǎn)介】：
稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒英文簡(jiǎn)稱:UCNPS
產(chǎn)品可選擇的近紅外激發(fā)波長(zhǎng)：700nm-1200nm
凱新生物可提供的Upconversion Luminescence Nanoparticles Material產(chǎn)品名稱：
SiO2包覆的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：50-100nm
PEG修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：30-60nm
油溶性稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：30-60nm
產(chǎn)品定價(jià)：
1：SiO2包覆稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：50-100nm
價(jià)格：2850/10mg 4550/25mg 7000/50mg
2: PEG修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：30-60nm
價(jià)格：2850/10mg 4550/25mg 7000/50mg
3: 油溶性稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長(zhǎng)：紅、綠、藍(lán)可選，顆粒直徑：30-60nm
價(jià)格：2250/10mg 3850/25mg 6000/50mg
4:活性基團(tuán)修飾的PEG稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒：
UCNPS-PEG-NH2 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-COOH 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-Biotin 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-NHS 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-Alkyl 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-N3 4800/10mg 7800/25mg
