生物醫(yī)學研究中的光學成像能夠?qū)崟r觀察生物體內(nèi)某些區(qū)域的特征和狀態(tài)，提供關(guān)于細胞和組織結(jié)構(gòu)的準確和豐富的信息，從而有助于更深入地了解體內(nèi)復雜的生理和病理過程。其中第二近紅外窗口（NIR-II, 1000 ~ 1700 nm）的光學成像由于減少了組織散射和自體熒光，在生物醫(yī)學檢測中具有很大的前景。在眾多的NIR-II成像探針中，鑭系納米晶體被認為是理想的活體深部組織成像材料，其具有豐富的橫跨NIR-II區(qū)域的窄帶發(fā)射，以及優(yōu)越的光穩(wěn)定性和生物相容性。然而，合理設(shè)計具有優(yōu)越激發(fā)波長的NIR-II探針以平衡組織散射和水吸收的影響仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

在這項研究中，作者報告了一系列基于鈥敏化的鑭系納米晶體庫（HSNCs），其能夠在1143納米的激發(fā)波長下產(chǎn)生近紅外二區(qū)（NIR-II）的可調(diào)諧發(fā)射。通過精細調(diào)節(jié)共同摻雜和界面結(jié)構(gòu)中敏化劑和激活劑的組成，成功實現(xiàn)了跨越1000-2200 nm范圍的可調(diào)諧發(fā)射，極大地擴展了NIR-II成像探針的工具包。通過深入探索穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)發(fā)光過程，作者清晰地闡明了鈥離子與其他鑭系離子之間的能量轉(zhuǎn)移機制。此外，體外和體內(nèi)成像實驗表明，由于光子散射減少和水吸收相對較低，1143 nm光子比鑭系納米材料中常用的經(jīng)典激發(fā)光具有更好的組織穿透性。這些新開發(fā)的HSNCs可實現(xiàn)幾乎無串擾的三通道NIR-II體內(nèi)成像。值得注意的是，通過引入在不同波長下激發(fā)的鑭系納米材料，成像通道可擴展至六個，從而能夠在體內(nèi)清晰區(qū)分多種解剖結(jié)構(gòu)。