詹求强等[77]发现上转换发光成像技术中传统激发模式 980 nm 激光存在高热损伤组织和深度成像能力差等问题,通过理论计算和实验进行激发模式优化,指出了商业化的 915 nm 激光器在上转换发光纳米材料用于细胞和组织成像中的低热效应以及深度组织成像中的优势( 如图7) .这一新的成像方式得到了广泛关注和认可,为基于上转换发光纳米材料的生物光学成像技术的研究提供了新的思路[66].
6 结 语。
基于荧光纳米材料的生物成像研究是一个多学科交叉的研究领域,涉及到物理、化学、光学、生物医学等多方面的知识,在这个快速发展的研究领域,新材料、新技术、新应用层出不穷。本文结合我们前期的研究基础,概述了基于有机荧光染料的纳米颗粒、半导体量子点、碳基荧光纳米材料和稀土掺杂上转换发光纳米材料等几种类型荧光纳米材料,涉及了荧光纳米材料在细胞成像、活体肿瘤诊断、淋巴与血管成像、手术的可视化指导等生物医学领域的诸多应用。但由于我们的研究和论文篇幅有限,难以囊括荧光纳米材料及其生物成像应用的全部主题[63,65,78-80].通过本文的论述可以看到,尽管国内外学者已经取得了很多研究成果,要想将这些成果转化为临床应用,一些挑战性的问题仍然存在: 近红外荧光成像的应用是生物荧光成像的发展趋势,设计制备具有低生物毒性的近红外荧光纳米材料是生物医用荧光探针发展的一个重要方向; 与传统的单光子荧光激发模式相比,多光子荧光成像所需激发光波长更长,在生物组织的吸收和散射较小,能够显着提高生物成像分辨率及成像深度,已经成为生命科学研究的重要工具,纳米材料的多光子荧光特性研究,对于开发新型的多光子激发荧光探针具有重要价值; 纳米材料的细胞毒性、组织器官毒性等生物医学评估研究,是人们认识新材料、应用新材料必不可少的环节通过对材料毒性的研究分析,也能够指导材料的设计和制备,对于开发具有更好生物兼容性的生物医用材料,具有非常重要的意义。
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