Articol principal: upconversion nanoparticule

deși foton upconversion a fost studiat pentru prima dată în cristale în vrac și fibre optice, a devenit mai bine cunoscut odată cu dezvoltarea nanomaterialelor. Acest lucru s-a întâmplat datorită numeroaselor moduri în care pot fi aplicate nanostructuri cu proprietăți de conversie a fotonilor. Această nouă clasă de materiale poate fi denumită în general nanoparticule upconvertoare sau Ucnp.

nanoparticule dopate cu Lantanidă

nanoparticulele dopate cu lantanidă au apărut la sfârșitul anilor 1990 datorită muncii predominante asupra nanotehnologiei, marcând un punct de cotitură în peisajul cercetării moderne a lantanidelor. Deși tranzițiile optice din nanoparticulele dopate cu lantanidă seamănă în esență cu cele din materialele în vrac, nanostructura supusă modificărilor de suprafață oferă noi oportunități de cercetare. În plus, dimensiunea redusă a particulelor permite utilizarea lor ca alternative la fluoroforii moleculari pentru aplicații biologice. Proprietățile lor optice unice, cum ar fi schimbarea Stokes mare și nonblinking, le-au permis să rivalizeze cu sondele luminescente convenționale în sarcini dificile, inclusiv urmărirea unei singure molecule și imagistica profundă a țesuturilor. În cazul bioimagizării, deoarece nanoparticulele dopate cu lantanidă pot fi excitate cu lumină infraroșie apropiată, acestea sunt optime pentru a reduce autofluorescența probelor biologice și, astfel, pentru a îmbunătăți contrastul imaginii.

nanoparticulele dopate cu Lantanidă sunt nanocristale ale unui material transparent (mai des fluorurile NaYF4, NaGdF4, LiYF4, YF3, CaF2 sau oxizi precum Gd2O3) dopate cu anumite cantități de ioni de lantanidă. Cei mai comuni ioni de lantanidă utilizați în upconversia fotonică sunt perechile erbiu-ytterbiu (Er3+,Yb3+) sau tuliu-ytterbiu (Tm3+, Yb3+). În astfel de combinații ionii de yterbiu sunt adăugați ca antene, pentru a absorbi lumina la aproximativ 980 nm și a o transfera în ionul upconverter. Dacă acest ion este erbiu, atunci se observă o emisie caracteristică verde și roșie, în timp ce atunci când ionul upconverter este tuliu, emisia include lumină aproape ultravioletă, albastră și roșie.

în ciuda aspectelor promițătoare ale acestor nanomateriale, o sarcină urgentă cu care se confruntă chimiștii materialelor constă în sinteza nanoparticulelor cu emisii acordabile, care sunt esențiale pentru aplicații în imagistica și detectarea multiplexată. Dezvoltarea unei rute sintetice reproductibile, cu randament ridicat, care permite creșterea controlată a nanoparticulelor cu halogenuri de pământuri rare a permis dezvoltarea și comercializarea nanoparticulelor de upconversie în multe bioaplicații diferite. Primele nanoparticule upconversion disponibile comercial la nivel mondial au fost dezvoltate de Intelligent Material Solutions, Inc. și distribuit prin Sigma-Aldrich. Recent, avansând în provocarea proiectării particulelor cu emisii acordabile, progrese importante în sinteza cristalelor nano-structurate de înaltă calitate au permis noi căi pentru upconversia fotonilor. Aceasta include posibilitatea de a crea particule cu structuri de miez / coajă, permițând conversia în sus prin transfer de energie interfacial (IET).

nanoparticule semiconductoare

nanoparticulele semiconductoare sau punctele cuantice au fost adesea demonstrate că emit lumină cu lungime de undă mai mică decât excitația în urma unui mecanism de absorbție a doi fotoni, nu a upconversiei fotonice. Cu toate acestea, recent, utilizarea nanoparticulelor semiconductoare, cum ar fi CdSe, PbS și PbSe ca sensibilizatori combinați cu emițători moleculari a fost demonstrată ca o nouă strategie pentru upconversia fotonilor prin anihilarea triplet-triplet. Au fost folosite pentru a converti lumina infraroșie de 980 nm la lumina vizibilă de 600 nm; Lumina verde la lumina albastră; și lumina albastră la ultraviolete. Această tehnică beneficiază de o capacitate de upconverting foarte mare. În special, aceste materiale pot fi utilizate pentru a capta regiunea infraroșie a luminii solare la electricitate și pentru a spori eficiența celulelor solare fotovoltaice.

nanocapsule Upconversion pentru bioimagistica diferențială a cancerului în vivoEdit

diagnosticul precoce al malignității tumorale este crucial pentru tratamentul cancerului în timp util, care vizează transmiterea rezultatelor clinice dorite. Imagistica tradițională bazată pe fluorescență se confruntă, din păcate, cu provocări precum penetrarea scăzută a țesuturilor și autofluorescența de fond. Bioimagistica bazată pe upconversie (UC) poate depăși aceste limitări, deoarece excitația lor are loc la frecvențe mai mici și emisia la frecvențe mai mari. Kwon și colab. dezvoltat nanocapsule multifuncționale pe bază de silice, sintetizate pentru a încapsula două perechi distincte de anihilare triplet-triplet UC chromophore. Fiecare nanocapsulă emite culori diferite, albastru sau verde, în urma unei excitații de lumină roșie. Aceste nanocapsule au fost conjugate în continuare fie cu anticorpi, fie cu peptide pentru a viza selectiv celulele cancerului de sân sau, respectiv, de colon. Atât rezultatele experimentale in vitro, cât și in vivo au demonstrat imagini specifice cancerului și color diferențiale din excitația cu o singură lungime de undă, precum și o acumulare mult mai mare la locurile tumorale vizate decât cea datorată permeabilității sporite și efectului de retenție. Această abordare poate fi utilizată pentru a găzdui o varietate de perechi de cromofori pentru diferite scenarii de codificare a culorilor specifice tumorii și poate fi utilizată pentru diagnosticarea unei game largi de tipuri de cancer în micromediul tumoral eterogen.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.