水溶性I-III-VI族近红外发光量子点的制备及其在多模式成像中的应用研究

Near-infrared quantum dots (NIR QDs) are widely used in fluorescence imaging due to deep tissue penetration and low signal-to-noise ratio. In addition, accurate, rapid and full diagnosis can be realized by adopting multi-modality imaging technology. At present, these are two challenges. One on hand, many NIR QDs contain Cd, Pb and other high-toxic elements. On the other hand, while QDs combine with other imaging functional moieties, the original fluorescence quality of QDs will be influenced. In this project, we first will focus on the synthesis of water-soluble I-III-VI type NIR QDs, such as CuInSe2, AgInSe2, CuInTe2, and AgInTe2. These low-toxic QDs could be directly applied in fluorescence imaging without modification. Other functional moieties including Gd, Mn, Lu and 64Cu can be introduced in QDs system via coupling, co-loading, or doping. The multifunctional materials with reasonable layout and stable structure can be finally obtained. Furthermore, we will thoroughly study in vitro and in vivo imaging effect, which can provide more data support for inorganic nanomaterials for multi-modality imaging.

近红外发光量子点因具有强组织传透能力和低干扰背景，已被广泛应用于荧光活体成像。另外，利用多模式成像技术可以更加准确快速全面的进行诊断。目前具有多模式成像的近红外发光量子点主要存在以下两个方面的问题：一是许多近红外发光量子点含Cd、Pb等高毒性元素；二是其他成像功能模块被引入量子点体系后通常会影响其原有荧光品质。在本项目中我们将首先合成水溶性I-III-VI族近红外量子点，包括CuInSe2、AgInSe2、CuInTe2和AgInTe2。这类量子点毒性较低，而且无需改性可以直接应用于荧光成像。以量子点为基体材料，通过偶联、掺杂或共载的方式引入其他成像功能模块，如引入Gd、Mn、Lu、64Cu等离子，构建空间布局合理和结构稳定的多功能材料。我们还将对其体内/体外的成像效果进行深入研究，为无机纳米多模式成像材料的研究提供更多的数据支撑。

近红外（NIR）量子点因其在生物成像方面具有不可比拟的优势受到越来越多科学家的关注。通过选择合适的反应前体和配体合成出水溶性I-III-VI型近红外量子点，包括CuInSe2、CuInS2和AgInSe2量子点。为进一步提高发光强度，在其核表面包覆硫化锌形成核壳结构。通过掺杂的方式将MRI成像功能的Mn离子与量子点结合，构建了多模式成像复合材料。我们还研究和考察了这类材料的成像效果。除此之外，在本项目经费的资助下，我们还成功合成了其他纳米发光材料，如溴基钙钛矿量子点，稀土掺杂发光材料薄膜等，并研究了其发光性质。本项目执行期间共计发表SCI研究论文13篇，授权发明专利4项。培养博士毕业生1名，硕士毕业生2名。