發(fā)光探針是一種重要的生物可視化工具，通常用于生物成像和檢測(cè)等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。目前發(fā)展的發(fā)光探針主要有碳納米管、熒光染料、量子點(diǎn)和稀土摻雜納米材料等。其中，稀土納米材料由于光穩(wěn)定性好、生物毒性較低等優(yōu)勢(shì)成為研究熱點(diǎn)。但是，通常所用的稀土納米材料存在量子效率低、光吸收截面小等問(wèn)題，對(duì)其性質(zhì)的調(diào)控研究處于探索階段。

國(guó)家“納米科技”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)

在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，復(fù)旦大學(xué)李富友教授研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一類(lèi)激發(fā)與發(fā)射波長(zhǎng)相同、發(fā)光壽命長(zhǎng)的納米探針，其以稀土元素鐿（Yb）、鉺（Er）、銩（Tm）、釹（Nd）等作為主要摻雜元素，具有獨(dú)特的零Stokes位移光致發(fā)光特性。

相當(dāng)于光的短暫存儲(chǔ)器

該類(lèi)探針像是一個(gè)光的短暫存儲(chǔ)器，可在激發(fā)后的一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生與激發(fā)光波長(zhǎng)相同的發(fā)光信號(hào)。盡管傳統(tǒng)的基于波長(zhǎng)濾光的發(fā)光探測(cè)手段無(wú)法完整地研究該發(fā)光現(xiàn)象，但研究人員利用該類(lèi)探針發(fā)光壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)，發(fā)展了一種新的信號(hào)收集方式，通過(guò)控制發(fā)光收集窗口在脈沖激發(fā)之后，在時(shí)間域上進(jìn)行激發(fā)光的濾除，從而最大限度地收集該類(lèi)探針的發(fā)光信號(hào)。例如，以Yb作為主要摻雜元素的小尺寸納米顆粒（~15nm），與其他常用發(fā)光材料相比有一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的發(fā)光強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。通過(guò)調(diào)整核殼結(jié)構(gòu)中殼的厚度，可以顯著調(diào)整材料的發(fā)光壽命。

圖a “零Stokes位移”光致發(fā)光探針的設(shè)計(jì)；b 時(shí)間域?yàn)V光和其它熒光檢測(cè)手段的對(duì)比

適合多種臨床應(yīng)用

鑒于該類(lèi)材料的獨(dú)特性質(zhì)，研究人員將其發(fā)展成時(shí)光域熒光成像方法，用于時(shí)間域上的多通道解碼和活體示蹤，腫瘤被動(dòng)靶向等臨床應(yīng)用，展示出廣闊的應(yīng)用前景。研究成果近期發(fā)表在《自然 光子學(xué)》（Nature Photonics）期刊上。