Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chấm lượng tử Ag2Te dop Zn phát quang siêu sáng trong vùng gần hồng ngoại-IIb cho việc theo dõi không xâm lấn chấn thương sọ não
Tóm tắt
Vùng bước sóng dài của cửa sổ gần hồng ngoại-IIb (NIR-IIb, 1.500–1.700 nm) đã trở thành cửa sổ lý tưởng cho hình ảnh in vivo do sự tán xạ photon bị ức chế và sự phát quang tự nhiên gần như bằng không của các mô sinh học. Do đó, cần phát triển các đầu dò huỳnh quang với hiệu suất và độ ổn định huỳnh quang xuất sắc cho hình ảnh huỳnh quang NIR-IIb. Trong công trình này, các hạt chấm lượng tử chì chứa đồng Zn (Zn:Ag2Te QDs) với ánh sáng huỳnh quang sáng trong cửa sổ NIR-IIb đã được tổng hợp. Việc giới thiệu các tạp Zn đã ức chế các khuyết tật tinh thể và làm giảm các chuyển tiếp không phóng xạ. Do đó, năng suất lượng tử và thời gian sống huỳnh quang của Zn:Ag2Te QDs đã được cải thiện đáng kể. Ngoài ra, việc dop Zn đã làm tăng số lượng ligand trên bề mặt của các QDs, do đó tăng cường độ ổn định colloid của Zn:Ag2Te QDs. Hơn nữa, các Zn:Ag2Te QDs được PEGyl hóa với năng suất lượng tử tuyệt đối cao đã đạt được hình ảnh không xâm lấn của mạch máu não của chuột với độ phân giải cao có khả năng phân biệt mao mạch máu, điều này có thể được sử dụng để theo dõi tình trạng não của chuột sau chấn thương sọ não.
Từ khóa
#NIR-IIb #chấm lượng tử #Ag2Te #theo dõi không xâm lấn #chấn thương sọ não.Tài liệu tham khảo
Hong, G. S.; Antaris, A. L.; Dai, H. J. Near-infrared fluorophores for biomedical imaging. Nat. Biomed. Eng. 2017, 1, 0010.
Diao, S.; Hong, G. S.; Antaris, A. L.; Blackburn, J. L.; Cheng, K.; Cheng, Z.; Dai, H. J. Biological imaging without autofluorescence in the second near-infrared region. Nano Res. 2015, 8, 3027–3034.
Feng, Z.; Tang, T.; Wu, T. X.; Yu, X. M.; Zhang, Y. H.; Wang, M.; Zheng, J. Y.; Ying, Y. Y.; Chen, S. Y.; Zhou, J. et al. Perfecting and extending the near-infrared imaging window. Light Sci. Appl. 2021, 10, 197.
Ding, F.; Zhan, Y. B.; Lu, X. J.; Sun, Y. Recent advances in near-infrared II fluorophores for multifunctional biomedical imaging. Chem. Sci. 2018, 9, 4370–4380.
Diao, S.; Blackburn, J. L.; Hong, G. S.; Antaris, A. L.; Chang, J. L.; Wu, J. Z.; Zhang, B.; Cheng, K.; Kuo, C. J.; Dai, H. J. Fluorescence imaging in vivo at wavelengths beyond 1,500 nm. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 127, 14971–14975.
Wu, D.; Liu, S. J.; Zhou, J.; Chen, R. Z.; Wang, Y. F.; Feng, Z.; Lin, H.; Qian, J.; Tang, B. Z.; Cai, X. J. Organic dots with large π-conjugated planar for cholangiography beyond 1,500 nm in rabbits: A non-radioactive strategy. ACS Nano 2021, 15, 5011–5022.
Jain, A.; Homayoun, A.; Bannister, C. W.; Yum, K. Single-walled carbon nanotubes as near-infrared optical biosensors for life sciences and biomedicine. Biotechnol. J. 2015, 10, 447–459.
Li, Y. Y.; Cai, Z. C.; Liu, S. J.; Zhang, H. K.; Wong, S. T. H.; Lam, J. W. Y.; Kwok, R. T. K.; Qian, J.; Tang, B. Z. Design of AIEgens for near-infrared IIb imaging through structural modulation at molecular and morphological levels. Nat. Commun. 2020, 11, 1255.
Li, Q. Q.; Ding, Q. H.; Li, Y.; Zeng, X. D.; Liu, Y. S.; Lu, S. Y.; Zhou, H.; Wang, X. F.; Wu, J. Z.; Meng, X. L. et al. Novel small-molecule fluorophores for in vivo NIR-IIa and NIR-IIb imaging. Chem. Commun. 2020, 56, 3289–3292.
Tu, L.; Xu, Y. L.; Ouyang, Q. Y.; Li, X. Y.; Sun, Y. Recent advances on small-molecule fluorophores with emission beyond 1,000 nm for better molecular imaging in vivo. Chin. Chem. Lett. 2019, 30, 1731–1737.
Zhu, X. Y.; Liu, X.; Zhang, H. X.; Zhao, M. Y.; Pei, P.; Chen, Y.; Yang, Y. W.; Lu, L. F.; Yu, P.; Sun, C. X. et al. High-fidelity NIR-II multiplexed lifetime bioimaging with bright double interfaced lanthanide nanoparticles. Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 23545–23551.
Zhong, Y. T.; Ma, Z. R.; Wang, F. F.; Wang, X.; Yang, Y. J.; Liu, Y. L.; Zhao, X.; Li, J. C.; Du, H. T.; Zhang, M. X. et al. In vivo molecular imaging for immunotherapy using ultra-bright near-infrared-IIb rare-earth nanoparticles. Nat. Biotechnol. 2019, 37, 1322–1331.
Sun, Z. Q.; Huang, H. Y.; Zhang, R.; Yang, X. H.; Yang, H. C.; Li, C. Y.; Zhang, Y. J.; Wang, Q. B. Activatable rare earth near-infrared-II fluorescence ratiometric nanoprobes. Nano Lett. 2021, 21, 6576–6583.
Zhang, M. X.; Yue, J. Y.; Cui, R.; Ma, Z. R.; Wan, H.; Wang, F. F.; Zhu, S. J.; Zhou, Y.; Kuang, Y.; Zhong, Y. T. et al. Bright quantum dots emitting at ∼ 1,600 nm in the NIR-IIb window for deep tissue fluorescence imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2018, 115, 6590–6595.
Liu, Z. Y.; Liu, A. A.; Fu, H. H.; Cheng, Q. Y.; Zhang, M. Y.; Pan, M. M.; Liu, L. P.; Luo, M. Y.; Tang, B.; Zhao, W. et al. Breaking through the size control dilemma of silver chalcogenide quantum dots via trialkylphosphine-induced ripening: Leading to Ag2Te emitting from 950 to 2,100 nm. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12867–12877.
Yang, H. C.; Li, R. F.; Zhang, Y. J.; Yu, M. X.; Wang, Z.; Liu, X.; You, W. W.; Tu, D. T.; Sun, Z. Q.; Zhang, R. et al. Colloidal alloyed quantum dots with enhanced photoluminescence quantum yield in the NIR-II window. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 2601–2607.
Huang, L. Y.; Zhu, S. J.; Cui, R.; Zhang, M. X. Noninvasive in vivo imaging in the second near-infrared window by inorganic nanoparticle-based fluorescent probes. Anal. Chem. 2020, 92, 535–542.
Weidman, M. C.; Beck, M. E.; Hoffman, R. S.; Prins, F.; Tisdale, W. A. Monodisperse, air-stable PbS nanocrystals via precursor stoichiometry control. ACS Nano 2014, 8, 6363–6371.
Wu, X. Y.; Liu, H. J.; Liu, J. Q.; Haley, K. N.; Treadway, J. A.; Larson, J. P.; Ge, N. F.; Peale, F.; Bruchez, M. P. Immunofluorescent labeling of cancer marker Her2 and other cellular targets with semiconductor quantum dots. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 41–46.
Gao, X. H.; Cui, Y. Y.; Levenson, R. M.; Chung, L. W. K.; Nie, S. M. In vivo cancer targeting and imaging with semiconductor quantum dots. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 969–976.
Gui, R. J.; Jin, H.; Wang, Z. H.; Tan, L. J. Recent advances in synthetic methods and applications of colloidal silver chalcogenide quantum dots. Coord. Chem. Rev. 2015, 296, 91–124.
Yarema, M.; Pichler, S.; Sytnyk, M.; Seyrkammer, R.; Lechner, R. T.; Fritz-Popovski, G.; Jarzab, D.; Szendrei, K.; Resel, R.; Korovyanko, O. et al. Infrared emitting and photoconducting colloidal silver chalcogenide nanocrystal quantum dots from a silylamide-promoted synthesis. ACS Nano 2011, 5, 3758–3765.
Kershaw, S. V.; Susha, A. S.; Rogach, A. L. Narrow bandgap colloidal metal chalcogenide quantum dots: Synthetic methods, heterostructures, assemblies, electronic and infrared optical properties. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3033–3087.
Han, R. X.; Peng, J. R.; Xiao, Y.; Hao, Y.; Jia, Y. P.; Qian, Z. Y. Ag2S nanoparticles as an emerging single-component theranostic agent. Chin. Chem. Lett. 2020, 31, 1717–1728.
Sun, Z. Q.; Liu, C.; Yang, H. C.; Yang, X. H.; Zhang, Y. J.; Lin, H. Z.; Li, Y. Y.; Wang, Q. B. AgAuSe quantum dots with absolute photoluminescence quantum yield of 87.2%: The effect of capping ligand chain length. Nano Res., in press, https://doi.org/10.1007/s12274-022-4417-0.
Nieves, L. M.; Hsu, J. C.; Lau, K. C.; Maidment, A. D. A.; Cormode, D. P. Silver telluride nanoparticles as biocompatible and enhanced contrast agents for X-ray imaging: An in vivo breast cancer screening study. Nanoscale 2021, 13, 163–174.
Yu, M. X.; Ma, J. J.; Wang, J. M.; Cai, W. G.; Zhang, Z.; Huang, B.; Sun, M. Y.; Cheng, Q. Y.; Zhang, Z. L.; Pang, D. W. et al. Ag2Te quantum dots as contrast agents for near-infrared fluorescence and computed tomography imaging. ACS Appl. Nano Mater. 2020, 3, 6071–6077.
Bhardwaj, K.; Pradhan, S.; Basel, S.; Clarke, M.; Brito, B.; Thapa, S.; Roy, P.; Borthakur, S.; Saikia, L.; Shankar, A. et al. Tunable NIR-II emitting silver chalcogenide quantum dots using thio/selenourea precursors: Preparation of an MRI/NIR-II multimodal imaging agent. Dalton Trans. 2020, 49, 15425–15432.
Ding, C. P.; Huang, Y. J.; Shen, Z. Y.; Chen, X. Y. Synthesis and bioapplications of Ag2S quantum dots with near-infrared fluorescence. Adv. Mater. 2021, 33, 2007768.
Zhang, Y. J.; Yang, H. C.; An, X. Y.; Wang, Z.; Yang, X. H.; Yu, M. X.; Zhang, R.; Sun, Z. Q.; Wang, Q. B. Controlled synthesis of Ag2Te@Ag2S core—shell quantum dots with enhanced and tunable fluorescence in the second near-infrared window. Small 2020, 16, 2001003.
Shi, X. L.; Chen, S.; Luo, M. Y.; Huang, B.; Zhang, G. Z.; Cui, R.; Zhang, M. X. Zn-doping enhances the photoluminescence and stability of PbS quantum dots for in vivo high-resolution imaging in the NIR-II window. Nano Res. 2020, 13, 2239–2245.
Yin, J.; Yang, H. Z.; Gutiérrez-Arzaluz, L.; Zhou, Y.; Brédas, J. L.; Bakr, O. M.; Mohammed, O. F. Luminescence and stability enhancement of inorganic perovskite nanocrystals via selective surface ligand binding. ACS Nano 2021, 15, 17998–18005.
Pradhan, N.; Adhikari, S. D.; Nag, A.; Sarma, D. D. Luminescence, plasmonic, and magnetic properties of doped semiconductor nanocrystals. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 7038–7054.
Ren, X. L.; Wang, M. Q.; He, X.; Li, Z.; Zhang, J.; Zhang, W.; Chen, X. D.; Ren, H.; Meng, X. W. Superoxide dismutase mimetic ability of Mn-doped ZnS QDs. Chin. Chem. Lett. 2018, 29, 1865–1868.
Lin, J.; Zhang, Q.; Wang, L.; Liu, X. C.; Yan, W. B.; Wu, T.; Bu, X. H.; Feng, P. Y. Atomically precise doping of monomanganese ion into coreless supertetrahedral chalcogenide nanocluster inducing unusual red shift in Mn2+ emission. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4769–4779.
Yu, M. X.; Yang, X. H.; Zhang, Y. J.; Yang, H. C.; Huang, H. Y.; Wang, Z.; Dong, J. Y.; Zhang, R.; Sun, Z. Q.; Li, C. Y. et al. Pb-doped Ag2Se quantum dots with enhanced photoluminescence in the NIR-II window. Small 2021, 17, 2006111.
He, H.; Lin, Y.; Tian, Z. Q.; Zhu, D. L.; Zhang, Z. L.; Pang, D. W. Ultrasmall Pb: Ag2S quantum dots with uniform particle size and bright tunable fluorescence in the NIR-II window. Small 2018, 14, 1703296.
Yang, H. C.; Huang, H. Y.; Ma, X.; Zhang, Y. J.; Yang, X. H.; Yu, M. X.; Sun, Z. Q.; Li, C. Y.; Wu, F.; Wang, Q. B. Au-doped Ag2Te quantum dots with bright NIR-IIb fluorescence for in situ monitoring of angiogenesis and arteriogenesis in a hindlimb ischemic model. Adv. Mater. 2021, 33, 2103953.
Li, S. L.; Jiang, P.; Hua, S. Y.; Jiang, F. L.; Liu, Y. Near-infrared Zn-doped Cu2S quantum dots: An ultrasmall theranostic agent for tumor cell imaging and chemodynamic therapy. Nanoscale 2021, 13, 3673–3685.
Wang, X. Y.; Qu, L. H.; Zhang, J. Y.; Peng, X. G.; Xiao, M. Surface-related emission in highly luminescent CdSe quantum dots. Nano Lett. 2003, 3, 1103–1106.
Chichibu, S. F.; Hazu, K.; Ishikawa, Y.; Tashiro, M.; Namita, H.; Nagao, S.; Fujito, K.; Uedono, A. Time-resolved photoluminescence, positron annihilation, and Al0.23Ga0.77N/GaN heterostructure growth studies on low defect density polar and nonpolar freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy. J. Appl. Phys. 2012, 111, 103518.
Sahu, A.; Qi, L. J.; Kang, M. S.; Deng, D.; Norris, D. J. Facile synthesis of silver chalcogenide (Ag2E; E = Se, S, Te) semiconductor nanocrystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6509–6512.
Boles, M. A.; Ling, D. S.; Hyeon, T.; Talapin, D. V. Erratum: The surface science of nanocrystals. Nat. Mater. 2016, 15, 364.
Hens, Z.; Martins, J. C. A solution NMR toolbox for characterizing the surface chemistry of colloidal nanocrystals. Chem. Mater. 2013, 25, 1211–1221.
Zhang, C. Q.; Palui, G.; Zeng, B. R.; Zhan, N. Q.; Chen, B. H.; Mattoussi, H. Non-invasive characterization of the organic coating of biocompatible quantum dots using nuclear magnetic resonance spectroscopy. Chem. Mater. 2018, 30, 3454–3466.
Fritzinger, B.; Capek, R. K.; Lambert, K.; Martins, J. C.; Hens, Z. Utilizing self-exchange to address the binding of carboxylic acid ligands to CdSe quantum dots. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10195–10201.
Fritzinger, B.; Moreels, I.; Lommens, P.; Koole, R.; Hens, Z.; Martins, J. C. In situ observation of rapid ligand exchange in colloidal nanocrystal suspensions using transfer NOE nuclear magnetic resonance spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3024–3032.
Winslow, S. W.; Swan, J. W.; Tisdale, W. A. The importance of unbound ligand in nanocrystal superlattice formation. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 9675–9685.
Turner, G. M.; McMullan, C.; Aiyegbusi, O. L.; Bem, D.; Marshall, T.; Calvert, M.; Mant, J.; Belli, A. Stroke risk following traumatic brain injury: Systematic review and meta-analysis. Int. J. Stroke. 2021, 16, 370–384.
Chodobski, A.; Zink, B. J.; Szmydynger-Chodobska, J. Blood-brain barrier pathophysiology in traumatic brain injury. Transl. Stroke Res. 2011, 2, 492–516.
Sword, J.; Masuda, T.; Croom, D.; Kirov, S. A. Evolution of neuronal and astroglial disruption in the peri-contusional cortex of mice revealed by in vivo two-photon imaging. Brain 2013, 136, 1446–1461.
Zhang, X. D.; Wang, H. S.; Antaris, A. L.; Li, L. L.; Diao, S.; Ma, R.; Nguyen, A.; Hong, G. S.; Ma, Z. R.; Wang, J. et al. Traumatic brain injury imaging in the second near-infrared window with a molecular fluorophore. Adv. Mater. 2016, 28, 6872–6879.