基于能量转移的纳米探针用于活体上转换发光成像检测

Upconversion luminescence (UCL) is a unique process where low-energy light is converted into high-energy one through multiphoton absorption and energy transfer. As a result, UCL imaging shows high penetration depth and no autofluorescence from biological samples. Combining with the rapid response, high specitivity, and high sensitivity of fluorescent chemodosimeters. Herein, the upconversion nanophosphor and chemodosimter are chosen as energy donor and energy acceptor, respectively. After reacting with the special analyte, the chemodosimeter shows significant photophysical changes, which will induce the change of luminescence emission of nanophosphor. Thus, the chemodosimeter modified upconversion nanophosphors could be used for monitoring the special analyte in living biosamples.

基于上转换发光成像具有检测深度大、无背景荧光干扰等优势，结合化学反应剂量计分子(chemodosimeter)具有化学反应特异性识别、反应速度快、灵敏度高的特点，本项目提出构建上转换发光纳米晶-化学反应剂量计相结合的复合纳米材料，用于小动物水平上、特定功能底物的活体发光检测成像。拟通过复合纳米材料的各个组分的设计、合成和优化，获得具有能量转移过程的上转换发光探针（其中，上转换发光纳米晶为能量给体、化学反应剂量计为能量受体），将探针分子与目标物种发生化学反应而导致剂量计的光物理性质的改变反映到上转换发光信号的变化，从而在活体水平上以发光成像方法直接获得目标物种的浓度信息。

在活体水平上对小分子等物种进行检测成像能够提供生物物种在生命活动过程中的实时信息，对于生命科学研究和临床医学研究具有重要的意义。基于上转换发光成像具有检测深度大、无背景荧光干扰等优势，结合化学反应剂量计分子(chemodosimeter)具有化学反应特异性识别、反应速度快、灵敏度高的特点，本项目提出构建上转换发光纳米晶-化学反应剂量计相结合的复合纳米材料，用于小动物水平上、特定功能底物的活体发光检测成像。项目研究通过复合纳米材料的各个组分的设计、合成和优化，获得具有能量转移过程的上转换发光探针（上转换发光纳米晶为能量给体、化学反应剂量计为能量受体），将探针分子与目标物种发生化学反应而导致剂量计的光物理性质的改变反映到上转换发光信号的变化，从而在活体水平上以发光成像方法直接获得目标物种的浓度信息。这一通用的上转换发光活体检测体系构筑方法为相关生命活动的研究提供了重要的工具。