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In Vivo High-resolution Ratiometric Fluorescence Imaging of Inflammation Using NIR-II Nanoprobes with 1550 nm Emission

纳米探针 荧光 自体荧光 体内 材料科学 临床前影像学 荧光寿命成像显微镜 分辨率(逻辑) 纳米技术 化学 纳米颗粒 光学 物理 生物技术 人工智能 生物 计算机科学
作者
Shangfeng Wang,Lu Liu,Yong Fan,Ahmed Mohamed El‐Toni,Mansour Alhoshan,Dandan Li,Fan Zhang
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:19 (4): 2418-2427 被引量:216
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.8b05148
摘要

Quantitatively imaging the spatiotemporal distribution of biological events in living organisms is essential to understand fundamental biological processes. Self-calibrating ratiometric fluorescent probes enable accurate and reliable imaging and sensing, but conventional probes using wavelength of 400-900 nm suffer from extremely low resolution for in vivo application due to the disastrous photon scattering and tissue autofluorescence background. Here, we develop a NIR-IIb (1500-1700 nm) emissive nanoprobe for high-resolution ratiometric fluorescence imaging in vivo. The obtained nanoprobe shows fast ratiometric response to hypochlorous acid (HOCl) with a detection limit down to 500 nM, through an absorption competition-induced emission (ACIE) bioimaging system between lanthanide-based downconversion nanoparticles and Cy7.5 fluorophores. Additionally, we demonstrate the superior spatial resolution of 1550 nm to a penetration depth of 3.5 mm in a scattering tissue phantom, which is 7.1-fold and 2.1-fold higher than that of 1064 and 1344 nm, respectively. With this nanoprobe, clear anatomical structures of lymphatic inflammation in ratiometric channel are observed with a precise resolution of ∼477 μm. This study will motivate the further research on the development of NIR-II probes for high-resolution biosensing in vivo.
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