近日，中科院长春光机所曲松楠研究员课题组突破了碳基纳米点在近红外波段发光效率低的难题，首次研制出具有高效近红外吸收/发光特性的碳纳米点，实现了基于碳纳米点的活体近红外荧光成像，并在近红外-Ⅱ区（1400 nm）激发下同时实现了双光子近红外发射和三光子红光发射，为基于碳基纳米点的活体近红外荧光成像迈出了重要的一步。
近红外区进行活体荧光成像对于临床应用具有重要意义
据了解，发光碳纳米点具有无毒、优异的生物相容性，在生物医疗领域具有重大的应用前景。生物组织对近红外光（700−1700 nm）的吸收和散射较弱，在近红外区进行活体荧光成像可以有效提高组织穿透深度并降低自荧光干扰，对其临床应用具有重要意义。现有的碳纳米点吸收和发射谱带主要位于紫外-可见区，还不能实现在近红外区的高效吸收和高荧光量子效率近红外发光，这严重限制了碳纳米点在生物荧光成像特别是活体近红外荧光成像中的应用。
生物成像中应用的关键是要在近红外的高效发光
“我们这次的成果和以前的比最大的区别是我们实现了近红外的高效发光，因为在生物成像中应用的关键是要实现在近红外的高效发光。”曲松楠介绍说。
曲松楠课题自2012年起，开展发光碳纳米点能带调控及应用的研究，陆续开发出高效水溶性绿光碳纳米点，实现碳纳米点绿光光泵激光，实现基于碳纳米点的喷水荧光信息打印，开发出橙光波段发光效率最高的碳纳米点，具有高效光热转换功能的超碳纳米点等一系列重要工作，其中两篇文章还入选ESI（Essential Science Indicator）热点和高被引论文，进入最优秀的千分之一论文之列。
（a）碳纳米点@PVP复合物的吸收、发射光谱。
（b-d）以碳纳米点@PVP复合物为成像试剂的近红外荧光成像（b）和小鼠胃部（c）及尾静脉注射后血液循环过程中的活体近红外荧光成像（d）。
实现小鼠胃部及血液循环过程中的活体近红外荧光成像
针对碳纳米点带隙难于调控到近红外区，并难于实现高效近红外发光的难题，曲松楠课题组通过对红光碳纳米点表面进行吸电子基团修饰及对碳基内核层有序结构的无序化调控，使层状碳基内核外片层与核内共轭结构分离，在近红外波段产生新的发光带隙，获得了在近红外光激发下具有高效近红外发射的碳纳米点，荧光量子效率达到10%，为国际最高值。以该碳纳米点为荧光成像试剂，实现了小鼠胃部及血液循环过程中的活体近红外荧光成像。
吉网吉刻APP记者 崔佳
