福建物構(gòu)所納米熒光標(biāo)記材料研究獲新進(jìn)展
發(fā)布時間：2013-06-25 新聞來源：一覽稀土英才網(wǎng)
稀土摻雜無機(jī)納米晶具有高光化學(xué)穩(wěn)定性、幾乎無毒性、窄線寬、長熒光壽命、高發(fā)光效率和可調(diào)諧熒光發(fā)射波長等優(yōu)點，是目前普遍看好的新一代熒光生物標(biāo)記材料。然而，熒光生物標(biāo)記材料對納米晶的發(fā)光、尺寸、水溶性以及生物安全性等都有著極高的要求，特別是生物體內(nèi)成像與熒光共振能量傳遞（FRET）免疫分析應(yīng)用，更是要求納米晶兼具高效發(fā)光與超小尺寸（<10 nm）。作為一種高效的稀土摻雜基質(zhì)材料，CaF2具有極好的生物相容性。但是，由于稀土離子的異價摻雜與表面熒光猝滅效應(yīng)，目前制備超小高效發(fā)光稀土摻雜CaF2納米晶仍是一個技術(shù)難題。
在科技部“863 ”計劃和重大科學(xué)儀器開發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金以及中科院“百人計劃”等支持下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所光電材料化學(xué)與物理重點實驗室陳學(xué)元研究小組和結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點實驗室黃明東研究小組合作，采用鈉離子共摻技術(shù)，通過高溫共沉淀法合成了粒徑小于10nm的單分散CaF2:Ln3+及其核殼結(jié)構(gòu)納米晶。
鈉離子的共摻雜顯著提高了納米晶的晶化與發(fā)光性能，同時引起超小尺寸（~3.8nm）CaF2:Ce,Tb納米晶反常尖銳的光譜線劈裂，并拉長了熒光壽命（~12 ms）。該納米晶經(jīng)表面修飾后可作為時間分辨（TR）熒光生物探針實現(xiàn)對生物分子的高靈敏特異性檢測。例如，在TRPL異相檢測與TR-FRET均相檢測中，對親和素蛋白的檢測限分別達(dá)到48和164pM，為目前已報道的稀土納米晶時間分辨熒光探針中最好記錄；進(jìn)一步地，項目組首次利用這種超小納米熒光探針檢測腫瘤標(biāo)志物可溶性尿激酶受體（suPAR），檢測限達(dá)到328pM，該值與腫瘤患者血清中suPAR水平相當(dāng)；最后，利用所制備的CaF2:Ln3+納米熒光探針成功地實現(xiàn)了其在人體肺腺癌細(xì)胞的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換熒光靶向成像。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.2013, DOI:10.1002/anie.201302481）。
此前，該研究小組在稀土摻雜納米熒光標(biāo)記材料的可控合成、光譜學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面取得了相關(guān)研究進(jìn)展，如利用NaYF4:Ce3+/Tb3+和KGdF4:Tb3+納米熒光探針，分別實現(xiàn)對4.8和5.5nM親和素蛋白的均相TR-FRET檢測（Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, 6306; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1323）；合成具有良好生物相容性的5 nm左右的ZrO2:Tb3+納米晶，并實現(xiàn)3nM親和素蛋白的TR-FRET檢測與人體肺腺癌細(xì)胞的靶向生物成像（J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 15083）。
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