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基于上轉換納米粒子的近紅外敏感材料UCNPs

本文是一篇綜述，介紹了用上轉換納米粒子構建近紅外敏感材料，還有近紅外敏感材料的應用和挑戰。作者是德國馬普研究所的 Si Wu和 Hans-Jürgen Butt， Near-Infrared-Sensitive Materials Based on Upconverting Nanoparticles （Adv. Mater. 2016, 28, 1208–1226）

        上圖是各種光線的生物組織穿透能力對比，UV是紫外，VIS是可見光，IR是紅外光，NIR是近紅外光，還是近紅外光的組織穿透能力最強；假設穿透深度與光強的5%成正比，光線穿透1.0  mm  at λ  = 408 nm, 6.3 mm at  λ  = 633 nm, 7.5  mm  at   λ  = 705 nm, and 8.0 mm at λ  = 808 nm，當波長繼續增加達到紅外區時，由于水對紅外光吸收很強，所以穿透深度反而減弱。

       傳統的NIR吸收過程是同時吸收兩個光子，比如，對365nm紫外光敏感的化合物可能同時吸收波長730nm的兩個光子。但是由于雙光子吸收的吸收截面較小，盡管使用了飛秒級的激光器，效率還是不高。因為這個過程需要高強度的光線，只能發生在激光的聚焦處，脈沖強度大于10的六次方W.cm-2，缺點顯而易見。鑭系金屬摻雜的上轉換材料自2000年被報道，相對于傳統NIR吸收過程的優點是不需要高強度的脈沖激光，光強可以小好幾個數量級，可以使用直徑幾個厘米的紅外激光二極管。用NIR產生活性氧用于光動力學治療的見文獻 Chem. Soc. Rev. 2015 , 44 , 1449?

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稀土上轉換/硅基納米復合材料

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正交激發-發射上轉換熒光納米顆粒

有機熒光染料標記稀土上轉換納米顆粒

UCNP-MOF異質二聚體

卟啉類金屬有機框架稀土上轉換復合材料

UCNPs@MOFs復合材料

金納米顆粒復合稀土上轉換納米顆粒Au@UCNPs

葡萄糖氧化酶（GOx）和二抗共同標記在金納米粒子

葡萄糖氧化酶修飾稀土上轉換納米顆粒

SPPC沉積稀土上轉換納米發光顆粒

離子體光子晶體沉積稀土上轉換顆粒

NaYF4:Yb,Er稀土摻雜上轉換納米顆粒

肌動蛋白修飾上轉換納米顆粒

溶菌酶偶聯上轉換納米顆粒

過氧化氫酶修飾上轉換納米顆粒

胰島素修飾上轉換納米發光顆粒

菊粉修飾上轉換納米顆粒

HRP-UCNP辣根過氧化氫酶上轉換納米粒子

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海藻酸鈉修飾上轉換納米顆粒

脂多糖修飾上轉換納米發光顆粒

Ficoll聚蔗糖修飾上轉換納米顆粒

甘露糖修飾水溶上轉換納米顆粒

半乳糖包覆脂溶上轉換納米顆粒

Casein酪蛋白修飾上轉換納米顆粒

聚組氨酸修飾上轉換納米顆粒

活性大分子修飾稀土上轉換發光顆粒

大分子蛋白偶聯上轉換納米顆粒

抗原偶聯UCNPs上轉換納米顆粒

抗體偶聯UCNPs上轉換納米顆粒

活性蛋白/小分子偶聯上轉換納米顆粒

活性生物分子偶聯上轉換發光納米顆粒

PAMAM修飾水溶性上轉換納米顆粒

上轉換氟化鑭納米顆粒

官能團修飾水溶性上轉換納米顆粒

Protein G修飾上轉換納米顆粒

生物標記/共價鍵偶聯上轉換納米顆粒

miRNA偶聯上轉換納米顆粒

二氧化錳納米片修飾的上轉換納米顆粒

Biotin修飾上轉換納米粒子

PEI修飾紅色上轉換納米顆粒