980下转换荧光光谱仪应用之生物医疗检测

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深层组织分子影像学

肿瘤靶向成像：通过抗体/核酸适配体修饰下转换材料（如 Tm3?掺杂纳米颗粒、cyanine 类染料），实现肿瘤标志物（如 HER2、PSMA）的 NIR-II 荧光示踪。临床前研究显示，该技术可检测直径 0.5mm 的早期肿瘤结节（CT 分辨率约 5mm），并在术中实时勾画肿瘤边界（定位精度±0.2mm），降低残余病灶风险；

神经活动监测：利用 Ca2?敏感型下转换探针（如 YC-NIR2），在 980nm 激发下监测神经元钙信号变化，穿透 5mm 厚小鼠脑皮层，实现海马区神经元集群放电的无创成像，为癫痫病灶定位及阿尔茨海默病早期突触丢失评估提供新手段。

药物递送系统优化与动力学研究

载药系统释放监测：将化疗药物（如 DOX）或基因载体包裹于下转换材料中，通过 pH / 酶响应型外壳实现靶向释放。荧光光谱仪实时追踪样品荧光强度变化，指导载体材料优化（如 PEG 链长、壳层厚度）。

体内分布定量分析：通过器官荧光光谱强度，量化探针在肿瘤、肝脏、肾脏等组织的富集效率，优化靶向配体（如 RGD 多肽）偶联密度，降低非特异性摄取。

再生医学与干细胞追踪

干细胞移植示踪：利用下转换荧光标记间充质干细胞（MSCs），在 NIR-II 区监测其体内迁移路径。实验显示，标记细胞在心肌梗死模型中的归巢效率可通过 1650nm 处荧光强度动态评估，较传统生物发光法（穿透深度＜0.5cm）提升检测深度；

组织工程支架评估：通过检测支架材料（如胶原/羟基磷灰石复合支架）负载的下转换微球荧光分布，量化细胞黏附与增殖情况，为骨组织修复材料的生物相容性评价提供可视化依据。

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激光器：激光器是关键组成部分，具有方向性好、单色性佳、参数可精确控制、相干性强、强度大等特性。这些特性使得激光诱导荧光检测器的信噪比大大增强，能够提供高强度的激发光，以确保足够的分子被激发产生荧光信号，同时其良好的单色性有助于减少杂散光干扰，提高检测的选择性和灵敏度。

光谱仪：光谱仪是整个系统的核心部分，用于接收荧光信号并进行光电信号化。

荧光探头：用于传输激光信号只样品，用于激发样品荧光信号，再收集样品发出的荧光信号，并传输至光谱仪。

定制采样附件：用于固定光纤探头，满足不同样品的测量需求。

使用激光诱导荧光光谱仪测试样品的荧光光谱，需要将荧光探头的尾端光纤分别与拉曼光谱仪主机的光谱仪接口和激光器接口相连，在再将探头放入可调节支架上，根据所测光谱数据调节探头与样品间的距离，选择最佳距离固定后测试样品的荧光光谱，详细搭建示意图如下。

图 2 荧光测量搭建示意图

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5.1 研究背景

随着稀土纳米材料在生物医学领域应用的不断拓展，对稀土纳米颗粒的荧光特性进行深入研究具有重要意义。了解稀土纳米颗粒的荧光特性对于优化其在生物医学成像和治疗中的应用至关重要。通过调整稀土离子的掺杂含量，可以实现对荧光信号强度的调控，从而提高成像质量和治疗效果。使用由提供的 PL980 下转换荧光光谱仪，探究掺杂不同含量 Tm 的稀土纳米颗粒在 1500-2000nm 范围内的荧光特性。

5.2 实验样品及测试场景

图 3 实验样品

图 4 测试场景图

5.3 测试方法

采用上海科技有限公司生产的 PL980下转换荧光光谱仪进行测试。该光谱仪具有 1000-2100nm 的荧光光谱范围，激发波长为 976±0.5 nm，线宽≤0.08nm，输出功率 0-500mW 可调。测试过程中，980nm 的激光激发稀土纳米颗粒，使其产生荧光发射，通过光谱仪收集和分析荧光光谱数据。

5.4 实验数据

在实验中，设置了 500mW 的激发功率、500ms 的积分时间和 20次硬件平均。通过调整焦距，采集了样品的荧光信号。测试数据显示，掺杂不同含量Tm的稀土纳米颗粒样品在 1500-2000nm 范围内均能检测到发射峰，且随着 Tm 含量的降低，发射峰强度逐渐降低。

图 5 掺杂不同含量 Tm 的稀土纳米颗粒

荧光光谱图

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