海热古·吐逊, 郭乐, 丁嘉仪, 周嘉琪, 张学良, 努尔尼沙·阿力甫

无机材料学报 2025, 40 (2): 145-158. DOI:10.15541/jim20240058

摘要（287）

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肿瘤的早期诊断是癌症高效诊疗的关键基础。可视化荧光成像技术凭借其高时间-空间分辨率、高灵敏度、无电离辐射、无创和实时成像等优点, 在生物医学领域尤其是肿瘤的早期诊断中展现出巨大应用潜力。与可见光相比, 近红外(Near-infrared, NIR)光穿透生物组织时, 其受到的吸收和散射显著减少, 这一特性使得基于NIR光的荧光成像技术在生物医学领域展现出高信噪比及高空间分辨率的独特优势, 而高质量NIR荧光成像依赖于性能卓越的荧光探针。在众多荧光探针中, NIR光激发的上转换纳米颗粒(Upconversion Nanoparticles, UCNPs)因其低毒性、窄带发射、可调发射、长荧光寿命、良好的光化学稳定性以及高量子产率等优异特性, 在荧光成像领域脱颖而出。本文总结了上转换荧光探针的基本原理、合成方法、改性与修饰技术, 重点阐述了稀土掺杂上转换荧光探针在几种典型成像模式及肿瘤多模态成像中的最新研究进展, 并对进一步实现诊疗一体化的应用研究进行了展望。

Li等[65]合成了具有MRI功能的β-NaYF₄: Yb3+, Er3+@β-NaGdF₄: Yb3+@SiO₂-PEG UCNPs。随后, Ni等[66]通过合理设计造影剂, 实现了基于UCNPs的UCL/MRI同步双模态成像。将这种双模态成像与临床上广泛使用的Gd3+螯合剂进行动物实验对比发现, NaGdF₄有更大的浓度依赖性纵向弛豫率(6.42 mM-1·s-1), 充分证明了其作为T1型MRI造影剂的卓越性能(图8)。与其他复杂的双模态纳米探针相比, 该研究构建的NaGdF₄@阳离子聚-L-赖氨酸(PLL)纳米颗粒可以在同一台MRI设备上实现解剖学成像和功能成像, 为实现双模态MRI提供了简单、高效的新方法。