碳點（CDs）是近年來引起廣泛關注的一類納米材料，這類碳基材料具有可調(diào)諧發(fā)射波長、良好的生物相容性和光穩(wěn)定性，應用于生物成像、藥物遞送、傳感等領域。然而，盡管碳點具有上述特性，卻經(jīng)常受到聚集熒光猝滅（ACQ）效應的限制。在固態(tài)或者聚集態(tài)下，碳點的熒光強度大幅度下降甚至完全消失，這限制了其在生物成像中的應用。而聚集誘導發(fā)光（AIE）效應的發(fā)現(xiàn)打破了傳統(tǒng)認知，證實了一些有機染料在聚集狀態(tài)下會表現(xiàn)出強烈的熒光。因此，將聚集誘導發(fā)光特性賦予碳點，可以為設計和開發(fā)新型發(fā)光材料提供可能性，已成為追求高性能生物成像材料的一個重要研究方向。

近期，蘇州醫(yī)工所董文飛研究員團隊采用溶劑熱法，通過引入稀土元素（Yb和Er）制備了一種新型聚集誘導發(fā)光碳點（Y-CDs）。Y-CDs具有優(yōu)異的光學性能，包括非激發(fā)依賴發(fā)射、pH響應性和溫敏特性。Y-CDs對孵育時間要求較低，在孵育濃度較低的情況下也能獲得較好的成像效果，已成功用于生物成像應用，包括HeLa細胞和斑馬魚的可視化（圖1）。科研人員研究了Y-CDs在HeLa細胞中的內(nèi)吞機制，成功實現(xiàn)了細胞核成像。Y-CDs在斑馬魚胚胎中表現(xiàn)出長期成像能力，并可觀察到對斑馬魚幼魚晶狀體和消化系統(tǒng)的特異性靶向（圖2）。這表明Y-CDs在生物成像領域具有應用潛力。

圖1.Y-CDs的合成示意圖，以及在細胞核和斑馬魚晶狀體及消化系統(tǒng)成像中的應用

圖2. （a）使用Y-CDs對斑馬魚胚胎和幼魚成像的共聚焦熒光效果圖；（b）Y-CDs 對斑馬魚胚胎的長期成像效果（12小時-10天）；（c）Y-CDs在對斑馬魚胚胎進行長期成像中的生物安全性測試。標尺：250 μm。

該研究成果以“Rare earth-modified yellow carbon dots for long-term imaging in cells and zebrafish”為題發(fā)表于期刊Materials & Design。博士后寇馨月為第一作者，董文飛研究員、李力研究員和從瑛哥副研究員為共同通訊作者。該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委、江蘇省自然科學基金等資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.112855