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【稀土上轉換發光材料簡介】：
稀土上轉換發光材料是一種在近紅外光激發下能發出可見光的發光材料，即可通過多光子機制把長波輻射轉換成短波輻射，所以稱之為“上轉換”。其zui大的特點是材料所吸收的光子能量低于發射的光子能量。這種材料發光違背 Stokes 定律，因此又被稱為反 Stokes 定律發光材料。
人們發現當基質材料中摻入 Yb3+、Ho3+、Er3+和 Tm3+在紅外光激發下，可見光發射強度可以提高 2~3 個數量級，由此正式提出了“上轉換發光”(Upconversion Luminescence，UCL)
的觀點。
公司：陜西凱新生物科技有限公司
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銷售
【上轉換熒光納米顆粒發光機制】：
上轉換發光所發射的光子能量比所吸收光子的能量高，這個過程稱為上轉換發光。稀土離子上轉換發光是基于稀土元素 4f 電子間的躍遷。每種稀土離子都有其確定的能級位置，不同的稀土離子的上轉換過程不同，一般來說稀土離子的發光過程可以分為三步：①基質晶格吸收激發能；②基質晶格將吸收的激發能傳遞給激發離子，使其激發；③被激發的稀土離子發出熒光而返回基質。上轉換過程主要有激發態吸收、能量傳遞、直接雙光子吸收和光子雪崩四種形式
【上轉換發光材料的基質】：
稀土發光材料主要有基質材料、激活劑(發光中心)、共激活劑和敏化劑等組成。上轉換發光的效率在很大程度上取決于上轉換的基質材料。基質材料本身不發光，但能為激活離子提供合適的晶體場，使其產生合適的發射。基質材料的選擇一般要求具有與摻雜離子相匹配的晶格、較好的化學穩定性和較低的晶格振動聲子能量等。根據基質材料組分的不同，可以將上轉換發光材料的基質主要分為氧化物、鹵化物和硫化物等。
西安凱新生物提供的聚乙二醇包裹的上轉換發光材料和二氧化硅包裹的上轉換材料可以有效的減少 甚至消除材料的毒性。
【聚合物包裹的上轉換熒光納米顆粒】：
運用聚合物包裹的方法，在解決水溶性和功能化修飾時，提高了其生物相容性。但是這種方法比較復雜，必須設計出兩親性的高分子，或者嚴格控制其表面電荷，多次反復離心洗滌，對樣品的穩定性造成一定的影響。
西安凱新生物科技有限公司可以提供有聚合物聚乙二醇包裹的上轉換熒光納米顆粒產品：PEG修飾的稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
【二氧化硅包裹的上轉換熒光納米顆粒】：
二氧化硅包裹的上轉換熒光納米顆粒，包裹后的納米粒子具有很好的水溶性和生物相容性，廣泛應用于生物醫學等領域中。
西安凱新生物科技有限公司可以提供有二氧化硅包裹的上轉換熒光納米顆粒產品：SiO2修飾的稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：50-100nm
1：生物成像
上轉換納米顆粒優異的特性，如發射峰尖銳(zui大半峰寬，FWHM <12 nm)，熒光壽命長(~ms)，優異的耐光性、無光閃爍、沒有生物體的自體熒光，組織穿透能力強和成像過程中組織損傷小。上轉換納米探針被廣泛的應用在生物成像中，包括小動物體內成像，腫瘤靶向成像，淋巴顯像，血管成像、CT 成像和核磁成像等等。同時也被應用在各種生物模型中研究，包括細菌，C.線蟲，小鼠，兔，甚至植物。對細菌和 C.線蟲，細胞成像適用于執行其體內成像研究。
上轉換發光納米材料由于沒有背景熒光的干擾，具有很高的成像靈敏度。2006年，Lim 將 50~150 nm 的 Y2O3:Yb/Er 上轉換發光納米材料用于線蟲的培養(C. elegans)，并對線蟲的腸做了成像分析。用 980 nm 激光作為激發光源，可以清晰的看到上轉換發光納米材料在線蟲體內的分布，如圖所示 。但是這些發光納米材料的尺寸比較大，并且表面沒有合適的官能團修飾，在細胞和動物水平成像很難得到進一步的發展。
2008 年，Prasad 等報道了注射 Na YF4:Yb,Tm (78:20:2%)上轉換發光納米材料(直徑在 20~30 nm)的 Balb/C 小鼠的活體成像，如圖 所示，在 975 nm 激發下上轉換發光納米材料具有很強的熒光，材料從尾靜脈注射后主要富集在肝臟等部位，沒有背景熒光的干擾，從而明顯突出上轉換發光納米材料在生物成像上的優勢。
同時基于上轉換發光納米材料的成像技術在生物醫學中也得到迅猛的發展。新加坡國立大學 Zhang[73, 74]等合成了硅包裹的上轉換發光納米材料用于細胞成像的熒光標記物，并且作為細胞示蹤成像試劑，將標記的上轉換發光納米材料通過尾靜脈注射到小鼠體內，觀察到在小鼠的耳血管中發現有上轉換發光納米材料的信號。Hilderbrand 等報道了表面 PEG 修飾的上轉換發光納米材料用于小鼠的血管成像。zui近 Kobayashi 等報道了 PEG 修飾的 Na YF4:Yb,Er 和 Na YF4:Yb,Tm 兩種上轉換發光納米材料用于淋巴循環成像。由于材料的尺寸和表面修飾等原因，納米材料在淋巴結部位富集量比較少。Xu 等將 CEA8 抗體偶聯到硅烷包裹的上轉換發光納米材料的表面用來特異性標記癌胚抗原表達的 Hela 細胞，并進行成像復旦大學 Li 課題組將對αvβ3 整合素受體高表達的 RGD 共價鍵偶聯到上轉換發光納米材料的表面，在活體水平上實現了對 U87 腫瘤細胞的靶向，并且沒有自發熒光的干擾，具有較高的組織穿透能力。
2：生物檢測
近年來，基于熒光能量共振轉移(FRET)原理的化學生物傳感器在生物醫學等領域中得到了廣泛的應用。當給體與受體滿足一定的條件，就可以實現 FRET，在檢測中發揮了重要的作用。上轉換發光納米材料屬于熒光材料中的一種，具有相類似的性質。將上轉換發光納米顆粒與金屬納米粒子(如 Au 納米顆粒)或者與有機熒光基團偶聯后就可以實現他們之間的
FRET，上轉換發光納米材料作為給體，而熒光基團或 Au 納米顆粒作為受體，就可以設計高靈敏度的化學傳感器用于生物分子檢測。2005 年 Li 課題組zui早開展基于上轉換發光納米材料的 FRET 用于生物檢測所示，生物素(biotin)連接的上轉換發光納米顆粒作為能量給體(donors)，而金納米粒子作為能量受體(acceptors)。當親和素(avidin)將 Au 納米粒子和上轉換發光納米粒子相連時，就會導致上轉換材料的熒光淬滅，淬滅的程度會隨著發光納米材料表面連接 Au 納米粒子的數目增多而增加，由此來檢測 avidin 的濃度。
3：基于上轉換熒光的多模態成像
隨著生物成像技術的發展，單一的成像模式已不再滿足需求，亟需發展多模態成像技術。上轉換熒光成像沒有背景熒光的干擾，具有很高的成像靈敏度，同時在近紅外光激發下具有較強的組織穿透能力，在生物醫學成像中發揮了重要的優勢，但是其成像所需要的時間比較長。而傳統的下轉換熒光成像如量子點和有機染料在成像時，具有嚴重的光漂白現象，需要高能量的紫外光激發，組織穿透能力差，還有本身較強的自發熒光干擾等缺點，成像靈敏度低，但是具有很高的熒光量子產率、發射光譜可調、并且成像所需要的時間短等優點在光學成像中同樣發揮重要的作用。磁共振成像(MRI)主要是斷層掃描，分為 T1 和 T2 效應，具有很強的組織穿透能力，但是成像的靈敏度較低。zui近發展起來的還有 CT 成像、PET-SPET
成像等新型的成像方式。下面將以上轉換熒光成像為基礎，結合其他成像方式做一簡單的總結。
4：新型的癌癥光動力治療
納米材料由于具有很大的比表面積，可以作為藥物輸送載體。運用兩親性高分子修飾上轉換發光納米材料，在納米材料和親水端之間的疏水層可以吸附一些化學藥物如阿霉素(DOX)再在其表面連接上一些靶向的基團如葉酸(FA)，可以實現靶向性的藥物輸送。同時中間的疏水層也可以吸附一些光敏分子實現新型的光動力治療。光動力治療是指一些藥物(光敏分子)
在光照的條件下將吸附在周圍的的氧轉化為單線態氧或者是活性氧自由基，從而殺死腫瘤細胞。該方法zui大的優點是不會對病灶周圍的組織造成損傷，毒副作用較小。許多課題組開展了基于上轉換發光納米材料在光動力治療方面的研究。 Zn PC 吸附在上轉換發光納米材料的表面，然后在 980 nm 激光照射下通過FRET 的方式將上轉換發光納米晶的能量轉移到
Zn PC 分子上，產生大量的單線態氧或活性氧自由基，在細胞水平上實現了光動力治療，如圖 所示。同樣我們課題組也開展類似的工作，將光敏分子 Ce6 吸附在上轉換發光納米材料的表面，如圖 所示，在激光的照射下同樣也能產生大量的單線態氧，通過瘤內注射的方式在活體水平上有效抑制了腫瘤的生長。
5：上轉換納米顆粒用于腫瘤藥物治療
上轉換納米顆粒的光學特性以及其尖銳且可調節的發射峰讓上轉換納米顆粒成
為藥物傳遞和藥物治療的重要載體。它的特殊功能使他能克服傳統探針所面臨的各種問題，實現多樣化治療。
近年來，稀土上轉換納米探針已經被用于診斷治療的研究中，其中上轉換納米探
針的發射峰可以作為光學信號研究，用來準確的確定診斷部位以及藥物到達診部位所需要的時間，以準確的定位發病部位和藥物治療所需要的時間，這就是所謂的“影像引導治療”。憑借上轉換納米探針優異的組織滲透能力和優良的生物相容性，上轉換發光介導的治療中，利用其紫外光和可見光來進行診療比較常見。在各種治療技術，光動力學療法(PDT)和光熱力學療法(PTT)以其無輻射和優異的生物相容性，并且zui接近傳統的化療和放療而zui被看好。在上轉換納米顆粒本身的治療機制的基礎上。還可以用上轉換發光成像來引導光動力學療法和光熱力學療法。
【凱新生物銷售的上轉換發光材料目錄簡介】：
稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒英文簡稱:UCNPS
產品可選擇的近紅外激發波長：700nm-1200nm
凱新生物可提供的Upconversion Luminescence Nanoparticles Material產品名稱：
SiO2包覆的稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：50-100nm
PEG修飾的稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
油溶性稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
產品定價：
1：SiO2包覆稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：50-100nm
價格：2850/10mg 4550/25mg 7000/50mg
2: PEG修飾的稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
價格：2850/10mg 4550/25mg 7000/50mg
3: 油溶性稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒，發射波長：紅、綠、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
價格：2250/10mg 3850/25mg 6000/50mg
4:活性基團修飾的PEG稀土摻雜的上轉換熒光納米顆粒：
UCNPS-PEG-NH2 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-COOH 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-Biotin 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-NHS 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-Alkyl 4800/10mg 7800/25mg
UCNPS-PEG-N3 4800/10mg 7800/25mg
