苏州医工所科研团队在聚集诱导发光碳点生物成像研究中取得进展

碳点（CDs）是近年来引起广泛关注的一类纳米材料，这类碳基材料具有可调谐发射波长、良好的生物相容性和光稳定性，应用于生物成像、药物递送、传感等领域。然而，尽管碳点具有上述特性，却经常受到聚集荧光猝灭（ACQ）效应的限制。在固态或者聚集态下，碳点的荧光强度大幅度下降甚至完全消失，这限制了其在生物成像中的应用。而聚集诱导发光（AIE）效应的发现打破了传统认知，证实了一些有机染料在聚集状态下会表现出强烈的荧光。因此，将聚集诱导发光特性赋予碳点，可以为设计和开发新型发光材料提供可能性，已成为追求高性能生物成像材料的一个重要研究方向。

近期，苏州医工所董文飞研究员团队采用溶剂热法，通过引入稀土元素（Yb和Er）制备了一种新型聚集诱导发光碳点（Y-CDs）。Y-CDs具有优异的光学性能，包括非激发依赖发射、pH响应性和温敏特性。Y-CDs对孵育时间要求较低，在孵育浓度较低的情况下也能获得较好的成像效果，已成功用于生物成像应用，包括HeLa细胞和斑马鱼的可视化（图1）。科研人员研究了Y-CDs在HeLa细胞中的内吞机制，成功实现了细胞核成像。Y-CDs在斑马鱼胚胎中表现出长期成像能力，并可观察到对斑马鱼幼鱼晶状体和消化系统的特异性靶向（图2）。这表明Y-CDs在生物成像领域具有应用潜力。

图1.Y-CDs的合成示意图，以及在细胞核和斑马鱼晶状体及消化系统成像中的应用

图2. （a）使用Y-CDs对斑马鱼胚胎和幼鱼成像的共聚焦荧光效果图；（b）Y-CDs 对斑马鱼胚胎的长期成像效果（12小时-10天）；（c）Y-CDs在对斑马鱼胚胎进行长期成像中的生物安全性测试。标尺：250 μm。

该研究成果以“Rare earth-modified yellow carbon dots for long-term imaging in cells and zebrafish”为题发表于期刊Materials & Design。博士后寇馨月为第一作者，董文飞研究员、李力研究员和从瑛哥副研究员为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、江苏省自然科学基金等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112855