近日，吉林大學物理學院付作嶺教授課題組在稀土摻雜鋰基氟化物納米熒光探針的研究中取得重要進展。通過巧妙的核殼結構設計，成功實現了近紅外成像指導下的藥物釋放過程溫度可視化。這一成果為藥物釋放的精準控制和實時監測提供了新的技術手段。相關成果以“Li-Based Nanoprobes with Boosted Photoluminescence for Temperature Visualization in NIR Imaging-Guided Drug Release”為題發表在國際學術期刊《Nano Letters》上。
 

　　稀土摻雜氟化物納米材料憑借其卓越的光學性能、良好的生物相容性、靈活的核殼結構設計以及多功能特性，在生物醫學研究領域引發了廣泛關注，為疾病的診斷與癌癥的治療提供了創新的解決方案。其中，光動力療法(PDT)作為一種微創治療手段，通過光、光敏劑與活性氧(ROS)的相互作用，誘導局部細胞損傷，已逐漸成為主流的治療選擇。在此過程中，溫度作為一個至關重要且往往被忽視的因素，對ROS的生成速率、動態平衡以及細胞間的協同作用均產生顯著影響。因此，在ROS釋放過程中，精確監測并控制局部溫度對于最大化治療效果、同時最小化潛在損害具有至關重要的意義。
 

　　然而，傳統的接觸式溫度計因空間分辨率有限且具有組織侵入性，難以滿足當前的研究需求。非接觸式紅外熱成像技術雖然能與光學顯微鏡結合使用，但在檢測組織或物體內部溫度時仍存在諸多局限。為應對這些挑戰，發光納米溫度計作為一種尖端工具，在遠程活體熱成像領域中脫穎而出。它利用對溫度敏感的發光特性，實現了精確、非侵入性且遠程的納米級溫度測量。
 

　　在本項研究中，付作嶺教授團隊成功研發了一種高效的鋰基核-殼-殼(CSS)結構納米探針。該探針具有獨特的三層結構，包括菱形活性核、菱形活性殼和球形惰性保護殼。通過引入Yb3+離子作為能量轉移橋，并優化CSS設計，與原始LiYF4: 10%Nd3+, 2%Ho3+納米顆粒相比，可見光區域的發射強度增強了1643倍，近紅外區域(NIR)的發射強度提高了33倍。同時，系統比較了鋰基納米顆粒與傳統鈉基納米顆粒的光致發光強度、量子產率和亮度，結果顯示鋰基體系具有顯著優勢，這與有限差分時域(FDTD)模擬中獲得的光場吸收結果一致。隨后，CSS-PEI納米顆粒成功與玫瑰紅己酸(RBHA)結合，并通過808 nm激光照射下的ROS生成實驗，驗證了其高效的上轉換激活藥物釋放性能。此外，利用Yb3+離子在1005 nm處的溫敏發射壽命，實現了藥物釋放過程中的實時溫度傳感和NIR成像，推進了非侵入性臨床診斷和靶向癌癥療法的發展。
 

 

　　吉林大學物理學院博士研究生李柯潔為本文的第一作者，本文通訊作者為付作嶺教授、哈爾濱工業大學陳冠英教授、鄭州大學賈陌塵副教授。該工作得到了國家自然科學基金以及吉林省科技發展計劃重點研發項目的資助，同時也得到了吉林大學物理學院儀器共享平臺的大力支持。