"(α-NaYbF4:Tm3+)/CaF2 Core/Shell Nanoparticles with Efficient Near-Infrared to Near-Infrared Upconversion for High-Contrast Deep Tissue Bioimaging". G. Chen, J. Shen, T. Y. Ohulchanskyy, N. J. Patel, A. Kutikov, Z. Li, J. Song, R. K. Pandey, H. Agren, P. N. Prasad, G. Han. ACS NANO 6, 8280 (2012). DOI: 10.1021/nn302972r
We describe the development of novel and biocompatible core/shell (α-NaYbF4:Tm3+)/CaF2 nanoparticles that exhibit highly efficient NIRin–NIRout upconversion (UC) for high contrast and deep bioimaging. When excited at 
980 nm, these nanoparticles emit photoluminescence (PL) peaked at 800 nm. The quantum yield of this UC PL under low power density excitation (0.3 W/cm2) is 0.6 ± 0.1%. This high UC PL efficiency is realized by suppressing surface quenching effects via heteroepitaxial growth of a biocompatible CaF2
shell, which results in a 35-fold increase in the intensity of UC PL
from the core. Small-animal whole-body UC PL imaging with exceptional
contrast (signal-to-background ratio of 310) is shown using BALB/c mice
intravenously injected with aqueously dispersed nanoparticles (700
pmol/kg). High-contrast UC PL imaging of deep tissues is also
demonstrated, using a nanoparticle-loaded synthetic fibrous mesh wrapped
around rat femoral bone and a cuvette with nanoparticle aqueous
dispersion covered with a 3.2 cm thick animal tissue (pork).
980 nm, these nanoparticles emit photoluminescence (PL) peaked at 800 nm. The quantum yield of this UC PL under low power density excitation (0.3 W/cm2) is 0.6 ± 0.1%. This high UC PL efficiency is realized by suppressing surface quenching effects via heteroepitaxial growth of a biocompatible CaF2
shell, which results in a 35-fold increase in the intensity of UC PL
from the core. Small-animal whole-body UC PL imaging with exceptional
contrast (signal-to-background ratio of 310) is shown using BALB/c mice
intravenously injected with aqueously dispersed nanoparticles (700
pmol/kg). High-contrast UC PL imaging of deep tissues is also
demonstrated, using a nanoparticle-loaded synthetic fibrous mesh wrapped
around rat femoral bone and a cuvette with nanoparticle aqueous
dispersion covered with a 3.2 cm thick animal tissue (pork). Se describe el desarrollo de nuevas nanopartículas biocompatibles tipo núcleo/cáscara de (α-NaYbF4:Tm3+)/CaF2 que muestran upconversion (UC) NIRin–NIRout eficiente, para bioimagenología profunda de alto contraste. Estas partículas emiten luminiscencia (PL) centrada en ~800 nm cuando son excitadas en ~980 nm. La eficiencia cuántica de estas UC PL es de 0.6 ± 0.1% ante una excitación con baja densidad de potencia (~0.3 W/cm2). Esta alta eficiencia de las UC PL se logra al disminuir los efectos inhibidores de superficie via el crecimiento heteroepitaxial de una cáscara biocompatible de CaF2, la cual incrementa 35 veces la intensidad del núcleo de las UC PL. Se muestra la imagenología, con un contraste excepcional (razón señal-ruido de 310), del cuerpo completo de un animal pequeño con UC PL, utilizando ratones BALB/c a los que se les inyectó intravenosamente nanopartículas dispersas en agua (700 pmo/kg). También se demuestra la imagenología UC PL de alto contraste, de tejidos profundos, utilizando una red de fibras sintéticas cargadas con nanopartículas, la cual se enrolla al fémur del ratón, y un recipiente con una dispersión acuosa de nanopartículas cubiertas con tejido animal (cerdo) de 3.2 cm de espesor.
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