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      ▌PG2000-Pro 在納米復合材料上轉換熒光中的應用
      對一種可用于光熱治療的納米復合材料 csUCNP@C 進行上轉換熒光光譜表征


         納米復合材料      光熱治療      上轉換發光材料         

      【概述】在腫瘤的光熱治療中,高空間分辨的微觀溫度監控方法是提高光熱治療精度的關鍵。復旦大學李富友教授在此領域的相關成果以題為《Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature》的文章發表在 Nature Communications 上。
            
      低溫下 csUCNP@C 進行精確光熱治療的原理示意圖
      圖1, 低溫下 csUCNP@C 進行精確光熱治療的原理示意圖

      文中主要講述了一種光熱材料與 溫敏上轉換發光材料 相結合的復合納米探針,利用該探針可以監控光熱治療中材料的微觀溫度變化,通過微觀溫度的反饋,有效控制光熱效應的殺傷范圍,從而實現了細胞大小量級分辨率的精確治療。該項研究揭示了光熱材料微觀溫度變化監控的意義,率先將微觀溫度監控的概念運用在活體腫瘤治療上,有望改變傳統意義上對腫瘤光熱治療的理解和操作方式。
            
            【樣品 & 測試】作者創造性地將含有溫度響應的上轉換發光材料與光熱納米材料復合,通過發光信號的變化來探測光熱納米材料的微觀溫度。為了證明實驗方案的可行性,作者對 csUCNP@C 納米復合材料的光譜與溫度進行表征,研究兩者的相關特性,并在老鼠腫瘤組織上進行了光熱治療實驗(圖2)。
            
      csUCNP@C 納米復合材料的光譜與溫度表征結果及活體光熱治療實驗驗證圖
      圖2,csUCNP@C 納米復合材料的光譜與溫度表征結果及活體光熱治療實驗驗證圖

      實驗中對于光譜的探測,采用了復享光學的便攜式光譜儀 PG2000-Pro(圖2a)。實驗發現,在特定溫度區間內,525nm 與 545nm 處強度比的對數,與溫度的倒數成線性關系(圖2b), 545nm 處光強度與溫度成反比(圖2e)。光熱過程中微觀溫度的上升遠大于宏觀溫度的變化,經過實驗優化,作者在低功率密度的光激發下,實現了對單個細胞的選擇性殺傷。此外,他們通過上轉換發光對荷瘤小鼠進行微觀溫度監控,并實施反饋式的腫瘤光熱殺傷,實現了溫和條件下的高精度光熱治療(圖c-f)。
            
      文章對復享光學 PG2000-Pro 的標注
      圖3,文章對復享光學 PG2000-Pro 的標注

      【總結】傳統的光熱療法中,傷口需要保持 42~45℃ 或更高的溫度。在這樣的溫度下,殺死癌細胞的同時,也會增加正常組織的損傷。為了解決這一問題,作者提出并驗證了一種結合光熱材料進行實時監測微觀溫度的光熱治療方案,此方案不僅降低了治療溫度,并且顯著提高了定位腫瘤的空間分辨率,進而在光熱治療過程中,對正常組織的損傷降低至最小。
            
            復享光學提供的便攜式光譜儀 PG2000-Pro 在納米復合材料的上轉換熒光光譜表征中起到了關鍵的作用,為作者的研究提供了強有力的光譜測量工具。
            
      【參考文獻】
            ? Zhu, Xingjun, et al. "Temperature-feedback upconversion nanocomposite for accurate photothermal therapy at facile temperature." Nature communications 7 (2016): 10437.  Link 
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