稀土近红外二区纳米荧光影像探针及其生物医学应用※

与传统的荧光生物成像相比, 近红外二区(NIR-II)荧光生物成像技术具有空间分辨率高、信噪比高、成像深度大、自发荧光低、生物损伤小等优势, 在活体成像、疾病诊断、无创治疗等领域应用前景广泛. 在众多的NIR-II荧光纳米材料中, 稀土近红外二区纳米荧光探针(NIR-II Ln-NPs)因具有化学稳定性和光稳定性好、发射带窄、发光颜色和寿命可调等优点受到研究人员的广泛关注. 因此, 本文系统介绍了NIR-II Ln-NPs的设计策略、控制合成、发光调控、表面修饰、以及在生物医学应用方面的最新研究进展, 并对该领域的技术难题及未来发展趋势进行了探讨.     

近红外二区有机小分子荧光探针

荧光成像凭借灵敏度高、特异性强等诸多优势在重大疾病的诊疗领域发挥着重要作用.然而传统的近红外一区（NIR-I,700~900 nm）荧光成像存在组织穿透性差等问题,限制了其临床应用.近红外二区（NIR-II,1000~1700 nm）荧光成像可以极大地减弱生物组织对光的吸收、散射和自发荧光,从而显著提升成像深度及成像效果.在众多NIR-II荧光探针中,有机小分子由于具有毒性低、代谢快等优点正成为该领域的研究热点.作者以近年来NIR-II有机小分子荧光探针的发展为主体,概括了提升探针荧光量子产率的策略,分别就可激活型、多模态成像型和诊疗一体化型NIR-II荧光探针进行分类讨论,系统介绍了近年来该领域内的研究成果,并针对NIR-II荧光探针未来的发展进行了展望.     

稀土Yb3+/Tm3+掺杂NaGd(MO4)2荧光粉的制备及其光致发光

近年来稀土掺杂的上转换发光材料在太阳能电池、工业照明和医学等领域的应用越来越受到重视,目前的研究主要集中于新型高效稀土上转换发光材料的开发。对于发光材料的制备,基质的选择尤为重要,钼酸盐因具有稳定的物理化学性能、低的声子能量而从众多基质中脱颖而出。本文选择钼酸盐为稀土离子掺杂的基质材料,采用水热法制备了Tm、Yb离子掺杂的NaGd(MoO₄)₂样品。通过改变离子掺杂的浓度,探究了NaGd(MoO₄)₂荧光粉的发光特性。研究表明,在980 nm激光照射下,NaGd(MO₄)₂∶Yb³⁺/Tm³⁺在477 nm处发射蓝色荧光,在648 nm处发射红色荧光。固定Yb³⁺的掺杂摩尔分数为6%,改变Tm³⁺的掺杂摩尔分数分别为0、0.5%、1%和2%时,发现随着Tm³⁺掺杂摩尔分数的增加,477 nm处的发射峰的强度先升高后降低,当Tm³⁺     

模板法控制合成AgInSe2:Zn2+近红外荧光量子点及其生物标记应用※

AgInSe₂ (AISe)量子点具有带隙小、斯托克斯位移大、荧光寿命长且不含重金属有毒元素等特性, 使其在生物医学领域具有重要研究价值. 同时, AISe量子点的光学性质对尺寸和组成具有强烈的依赖关系, 然而传统的直接合成法很难实现对AISe量子点形貌和组分的精准调控, 从而极大限制了其发光效率. 对此, 作者提出了温和条件(75 ℃)下以In₂Se₃:Zn²⁺量子点为模板, 离子交换法控制合成AISe近红外荧光量子点的策略, 所合成的AISe量子点很好地维持了In₂Se₃:Zn²⁺模板的形貌, 进一步通过系统调节Ag/In投料物质的量比控制离子交换程度, AISe量子点的实际Ag/In组分比实现了从0.26~1.09宽范围调节; 最高绝对量子产率可达42.5%, 这一数值远高于通过直接合成法所得到的AISe量子点. 通过稳态、瞬态和低温光谱等手段对不同组分AISe量子点的发光行为进行了系统的光谱学研究, 揭示了其发光机理. 另外, 利用AISe量子点高效的近红外发光和良好的生物安全性, 实现了基于AISe近红外量子点探针的肿瘤细胞靶向成像, 展示出AISe量子点在生物成像和疾病的早期诊疗等领域具有很好的应用潜力.     

锌-稀土矩形纳米簇的构筑及近红外发光性能

本文设计了一个新型含苯-甲基-苯骨架的席夫碱配体,构筑了两个具有矩形结构的锌-稀土纳米簇[Ln₂Zn₂L₂(OAc)₆] (Ln = Yb (1)和Er (2))。该席夫碱配体以“伸展型”配位模式与稀土离子进行配位,使这些锌-稀土纳米簇表现出较大的分子尺寸结构(0.7 nm × 1.1 nm × 2.2 nm)。荧光性质研究表明,由Zn/L组成的发色基团能有效敏化1和2中Yb³⁺和Er³⁺离子的近红外发光。通过对荧光量子产率及寿命进行分析发现,Zn/L对Yb³⁺离子的传能效率要高于Er³⁺离子。     

稀土纳米材料在高分辨活体成像及诊疗中的应用

荧光成像具有时空分辨率高、 反馈快、 非侵入和无电离辐射等优点, 是一种重要的生物成像技术. 与传统用于荧光成像的可见光和近红外一区(NIR-I, 600~950 nm)相比, 近红外二区(NIR-Ⅱ, 1000~1700 nm)窗口具有低生物组织散射系数和低生物自发荧光, 采用NIR-Ⅱ光进行活体荧光成像能有效提高成像的分辨率、 信噪比和穿透深度. 稀土纳米颗粒(RENPs)具有大斯托克斯位移、 高化学稳定性、 可调的荧光寿命以及较窄的发射带, 是一种重要的荧光成像探针. 近年来, 一系列具有优异的NIR-Ⅱ发光性能的稀土纳米材料被用于高分辨活体荧光成像. 本文综合评述了近年来RENPs用于高分辨活体成像及诊疗中的研究进展, 概述了RENPs的掺杂调控、 基质晶格选择和复合敏化等NIR-Ⅱ发光增强策略, 介绍了其在多种生物医学场景中的靶向聚集、 荧光传感和疾病治疗等功能, 并总结了其在多路成像、 多模态成像和疾病诊疗中的应用. 最后, 简要分析了RENPs在未来生物医学应用中面临的挑战和发展的方向.     

双光子荧光探针

双光子吸收是指在强光激发下,介质分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。荧光显微成像是研究活体生物的重要工具,而最通常的细胞成像方法则是使用单光子激发荧光团的单光子显微成像。近红外光源激发的双光子荧光探针克服了单光子荧光探针的光漂白与光致毒而更适于生物检测与成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具。双光子荧光探针的作用机理包括分子内电荷迁移(ICT)、荧光共振能量迁移(FRET)、光诱导电子迁移(PET)与基团转换(GC) 4种方式。该文综述了双光子阳离子探针(Mg²⁺, Ca²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Ag⁺, Fe³⁺, Zn²⁺, Na⁺, Cr³⁺)、双光子阴离子探针(F^-)、pH探针、双光子葡萄糖示踪器、双光子脂筏探针、双光子巯基探针、双光子半胱氨酸探针和双光子生物标记探针,以及双光子荧光探针在生物成像方面的应用,展望了双光子荧光探针的发展趋势与应用前景。     

稀土上转换发光材料标记抗体的制备及在免疫组化中的应用

采用微波辐射法合成了具有上转换发光特性的六方相纳米粒子NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺(UCNPs), 其晶粒大小约为65 nm, 且粒子在980 nm的激发光下显示绿光(550 nm). 进一步在NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺纳米晶的表面包覆了一层二氧化硅层, 进行氨基功能化后获得了表面共价结合氨基基团的粒径为70 nm的上转换发光纳米微球NaGdF₄: Yb³⁺,Er³⁺@SiO₂-NH₂(UCNPs@SiO₂-NH₂). 通过共价键将UCNPs@SiO₂-NH₂与多克隆抗体免疫球蛋白联接, 将标记后的多克隆抗体应用于传统的免疫组化检测子宫内膜腺细胞中基质金属蛋白酶组织抑制剂-4(TIMP-4)蛋白的表达. 结果表明, 微波合成的稀土上转换发光纳米材料形貌规则且粒径均一, 包覆硅壳后材料具有良好的分散性和水溶性, 荧光强度高且稳定, 在980 nm激发光下对生物组织无背景荧光, 可以很好地检测组织中蛋白质的表达.     

稀土上转换多功能复合材料的构建及生物应用进展

镧系离子(Ln³⁺)掺杂的稀土上转换纳米材料在低能近红外光激发下可发射高能量的紫外、可见甚至近红外光，由于其独特的光学和化学性质，包括自荧光弱、对生物体光损伤小及组织穿透深度高等，稀土上转换纳米材料在生物医学领域的应用备受关注.在该综述中，主要介绍了本课题组在稀土上转换纳米发光材料的自组装、复合材料的构建及在肿瘤诊疗领域的相关工作，重点强调设计、合成多种刺激-响应型的多功能纳米诊疗平台，利用肿瘤微环境的特点（乏氧、偏酸性、富含H₂O₂和谷胱甘肽）和近红外光的独特优势，实现纳米材料在肿瘤部位的靶向蓄积、药物的选择性控制释放和协同肿瘤治疗（化疗、光动力治疗、光热治疗及免疫治疗等）.     

基于能量转移的稀土上转换发光复合体系检测过氧亚硝酸根

采用热分解法制备得到核壳双层结构的稀土上转换发光纳米粒子(UCNP)。通过表面活性剂的软模板法制备了SiO₂包覆的蛋黄-壳(yolk-shell)结构稀土纳米粒子YSUCNP,介孔SiO₂包裹层赋予稀土纳米粒子YSUCNP亲水性。利用荧光探针NOF2功能化稀土纳米粒子YSUCNP,得到具有过氧亚硝酸根(ONOO-)响应能力的复合检测体系YSUCNP-NOF2。该体系能够在纯水体系中实现发光能量转移的ONOO-上转换发光检测。利用稀土上转换纳米材料的近红外激发优势,在细胞层次实现了ONOO-的上转换发光成像检测。     

应用先进光谱技术研究无机离子的环境界面化学

发生在环境界面的吸附-解吸和氧化-还原等反应对于污染物在环境介质间传输、转化以及归趋起着重要的调控作用。传统的研究方法虽然可以在实验室模拟并进而描述污染物环境界面过程,但是不能揭示界面反应机制,限制了对污染物环境界面行为的认识。近二十年来,各种谱学技术(例如X射线吸收精细结构和傅里叶红外光谱等)应用于环境界面反应的研究,推动了这一领域研究的发展,特别是在分子水平研究污染物的环境界面过程。通过现代光/波谱技术原位分析,可以实时获取界面反应的定量与结构信息,从而更准确地判断反应机制,极大促进了对污染物在多介质环境界面迁移转化规律的认识。本文将在概述环境界面化学反应的基础上,针对无机离子在环境界面的反应过程,重点介绍几种关键光/波谱技术(X射线吸收精细结构光谱、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、核磁共振谱和穆斯堡尔谱等)在环境界面化学研究中的应用,并展望其在环境界面过程研究中的应用前景。     

ICP-MS的KED模式测定磷酸加王水复溶土壤样品中的二十种金属元素

在研究锗测定时,磷酸先溶解样品,后加入王水复溶,可同时测定锂、铍、钪、钒、铬、钴、镍、铜、锌、锗、钼、镉、钡、镧、铈、钨、铊、铅、钍和铀元素。研究ICP-MS的最佳测量模式、最佳工作状态,以铑为内标校正仪器的漂移。通过选择高、中、低几个国家一级水系沉积物和土壤标准物质随同样品一起实验溶解建立标准曲线,消除消解、分取、定容中带来的不确定误差和基体干扰,选择8个土壤标准物质为实验样本。最终结果表明,该实验方法准确度(ΔlgC)小于0.1,精密度(RSD)小于8%,该方法满足测定要求,适用于地质普通样品的多金属检测。#$NL     

中文化学名词醇醛酮醚酯之由来

1932年民国教育部颁布的《化学命名原则》为中文化学名词确立了统一的标准,并对于“元素及化合物定名取字”提出“取字应以谐声为主,会意次之,不重象形”的定名总则。它确立的中文化学名词醇、醛、酮、醚、酯是意译名,这似乎与其音译为主的命名原则相悖。本文讨论了醇、醛、酮、醚、酯的各种历史译名,并分析了它们被《原则》采纳的原因。     

Bestimmung von Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb und Cs in NBS-Ochsenleber, Blutplasma und Erythrocyten durch INAA und AAS

Zusammenfassung Der Gehalt von Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb und Cs wurde in Blutplasma und in Erythrocyten von sechs Normalpersonen mittels der instrumentellen Neutronenaktivierungsanalyse und der flammenlosen Absorptionsspektrometrie (Cu) bestimmt. Zur Überprüfung der Richtigkeit wurde der NBS-Standard 1577, Ochsenleber, verwendet. Die erhaltenen Resultate für Elemente mit höheren Gehalten (Fe, Cu, Zn) liegen weitgehend im Bereich der bisher veröffentlichten Daten. Bei Elementen mit kleineren Gehalten (Co, Se, Rb, Cs) liegen unsere Werte in dem unteren Bereich oder darunter. Für diese Elemente wurden in Blutplasma und in Erythrocyten (hier bezogen auf Trockenmasse) die folgenden Mittelwerte ermittelt: Für Co 0,22 ±0,14 ng/ml, 0,59±0,23 ng/g, für Se 103±18 ng/ml, 401±29 ng/g, für Rb 167±36 ng/ml, 12,1±2,5 g/g und für Cs 0,88±0,18 ng/ml, 13,0±5,7 ng/g.

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Determination of Fe, Co, Cu, Zn, Se, Rb and Cs in NBS Bovine Liver, blood plasma and erythrocytes by INAA and AAS

Summary The content of the above elements has been determined in blood plasma and in erythrocytes of six normal persons by instrumental neutron activation analysis and flameless atomic absorption spectrometry (Cu). The over-all accuracy of these techniques was checked by using the NBS standard 1577, Bovine Liver. The results obtained for elements of higher content (Fe, Cu, Zn) are essentially in the range of other published data. However, our results for elements occurring with lower contents (Co, Se, Rb, Cs) are in agreement with the lowest values of the published data and in some cases they are even significantly below these. For these elements, the following contents have been determined in blood plasma and in erythrocytes (here related to dry weight): for Co 0.22±0.14 ng/ml and 0.59±0.23 ng/g, for Se 103±18 ng/ml and 401±29 ng/g, for Rb 167 ±36 ng/ml and 12.1±2.5 g/g and for Cs 0.88 ±0.18 ng/ml and 13.0±5.7 ng/g, respectively.

Diese Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.Dem Kernforschungszentrum danken wir für den Erlaß der Bestrahlungskosten.Herrn Dr. med. K. Spenger sind wir für die Mitwirkung bei der Blutentnahme und für wertvolle Diskussion dankbar.     

Attenuation of Scopolamine-Induced Amnesia via Cholinergic Modulation in Mice by Synthetic Curcumin Analogs

Alzheimer’s disease is an emerging health disorder associated with cognitive decline and memory loss. In this study, six curcumin analogs (1a–1f) were synthesized and screened for in vitro cholinesterase inhibitory potential. On the basis of promising results, they were further investigated for in vivo analysis using elevated plus maze (EPM), Y-maze, and novel object recognition (NOR) behavioral models. The binding mode of the synthesized compounds with the active sites of cholinesterases, and the involvement of the cholinergic system in brain hippocampus was determined. The synthesized curcumin analog 1d (p < 0.001, n = 6), and 1c (p < 0.01, n = 6) showed promising results by decreasing retention time in EPM, significantly increasing % SAP in Y-maze, while significantly (p < 0.001) enhancing the % discrimination index (DI) and the time exploring the novel objects in NORT mice behavioral models. A molecular docking study using MOE software was used for validation of the inhibition of cholinesterase(s). It has been indicated from the current research work that the synthesized curcumin analogs enhanced memory functions in mice models and could be used as valuable therapeutic molecules against neurodegenerative disorders. To determine their exact mechanism of action, further studies are suggested.     

Phosphorescence of aromatic molecules in complexes with crystalline β-cyclodextrin at room temperature

The rate constants for the quenching by oxygen of triplet states of aromatic molecules (naphthalenes-d₈ and-h₈, phenanthrene) forming inclusion complexes with crystalline β-cyclodextrin in water at 290 K are equal to 900–1300 L mol⁻¹s⁻¹. Translated fromIzvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, No. 8, pp. 1450–1453, August, 1997.     

Direct benzylic functionalization of pyridines:Palladium-catalyzed mono-α-arylation of α-(2-pyridinyl)acetates with heteroaryl halides

Herein,we report a Pd-catalyzed mono-a-arylation reaction for pyridine benzylic functionalization.This approach serves as an efficient alternative to synthesize di-heteroaryl acetates in good yields and selectivities.Moreover,the method is applicable to heteroa ryl substrate combinations,and exhibits great functional group tolerance.A streamlined protocol also enables the rapid synthesis of diheteroaryl ketones.The synthetic value was also demonstrated by scale-up experiments.     

DC discharge in an alternating magnetic field as excitation source in emission spectroscopy

Summary The experimental study of the behaviour of a dc discharge in an alternating magnetic field is described. The lower electrode (anode) is a horizontally located chamber electrode. The alternating magnetic field causes oscillations along the lower electrode axis so that the oscillating arc can equably heat the anode. The axial distribution of the spectral line intensities for lead, bismuth, mercury, cadmium, tin and antimony is investigated. The intensity distributions are studied for near-to-cathode and near-to-anode regions of the discharge. The detection limits obtained for pure conditions show that the effects of chamber electrodes and of double arc could be achieved by means of a relatively simple technique.

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Ein Gleichstrombogen im Wechselmagnetfeld als Anregungsquelle in der Emissionsspektrographie

Zusammenfassung Untersuchungen über das Verhalten eines Gleichstrombogens in einem Wechselmagnetfeld werden beschrieben. Die untere Elektrode (Anode) ist eine horizontale Kammerelektrode. Das Wechselmagnetfeld verursacht Bogenschwingungen entlang der Achse der unteren Elektrode und ermöglicht dadurch deren gleichmäßige Heizung. Die axiale Verteilung der Linienintensitäten von Blei, Bismut, Quecksilber, Cadmium, Zinn und Antimon wurde für beide Elektroden untersucht. Die berechneten Nachweisgrenzen zeigen, daß die Wirkung der Kammerelektrode und des Doppelbogens mit einfachen Mitteln erreicht werden kann.