تولید نانوبلورهای جدید برای تصویربرداری زیستی

گروهی از محققان سنگاپوری، عربستانی و چینی موفق به ایجاد یک فرایند تغییر به سمت بالای (upconversion) موثر در نانوذرات شده‌اند؛ این ویژگی تنظیم‌پذیری نور مورد استفاده در تصویربرداری زیستی را در محدوده وسیعی بهبود می‌بخشد. از این ویژگی می‌توان در تصویربرداری زیستی و به خصوص تشخیص سلول‌های سرطانی بهره برد.

مواد نشری جدید گزینه‌های ایده‌الی برای استفاده در تصویربرداری زیستی به‌شمار
می‌روند؛ از این مواد به‌خصوص می‌توان به‌عنوان عوامل وضوح تصویر در شناسایی
سلول‌های سرطانی بهره برد، چرا که در این صورت نشر سلول‌های غیرسرطانی زمینه به
کمترین مقدار خود می‌رسد.

حال گروهی از محققان سنگاپوری به رهبری ژیائوگانگ لیو (دانشگاه ملی سنگاپور) و
همکارانشان از عربستان سعوی (دانشگاه علم و فناوری ملک عبدالله) و چین (“Fujian” موسسه تحقیق
روی ساختار مواد)
موفق به ایجاد یک فرایند تغییر به‌سمت بالای
(“upconversion”) موثر در نانوذرات شده‌اند؛ این ویژگی تنظیم‌پذیری نور مورد استفاده
در تصویربرداری زیستی را در محدوده وسیعی بهبود می‌بخشد. آنها یک ساختار شیمیایی
یافته‌اند که می‌تواند از طریق آرایش خاصی از سطوح انرژی، ویژگی تغییر به‌سمت بالای
موثری از خود به نمایش بگذارد. برای تولید این نانوبلور پوسته-هسته‌ی دُپ شده با
لانتانید که ویژگی‌های اُپتیکی پیشرفته‌ای از خود بروز می‌دهد، از راهکار جدیدی
استفاده شده است.

در کاربردهای حسگری اگر طول موج نویز منتشر شده از ماده پس‌زمینه با طول موج نشر
اصلی یکسان باشد، جدا کردن نویز از سیگنال اصلی بسیار دشوار خواهد بود. این مشکل را
می‌توان با استفاده از فرایند تغییر به‌سمت بالا حل کرد. فرایند تغییر به سمت بالا
یا upconversion یک فرایند اُپتیکی غیرخطی است که در آن دو فوتون کم‌انرژی از یک
تابش فرودی با یکدیگر ترکیب شده و یک فوتون با انرژی بالاتر را تولید می‌کنند؛ در
این حالت این فوتون‌ها را می‌توان از نویز پس‌زمینه به آسانی تشخیص داد.

این محققان از طریق دُپ کردن فلزات خاکی کمیاب در یک ساختار لایه‌ای، ویژگی‌های
اُپتیکی این نانومواد را کنترل کرده‌اند. پوسته نانوذرات با فلزات مختلفی دُپ شده و
منجر به تنظیم‌پذیری بالای نشر تغییر به‌سمت بالا می‌شود.

این پژوهشگران با تولید نانوذراتی با نشر قابل تنظیم که سمیت پایینی نیز دارند، گام
بزرگی در زمینه مواد با قابلیت تغییر به‌سمت بالا برداشته‌اند.

این راهکار جدید شامل طراحی نانوذرات پوسته-هسته‌ای است که می‌توانند فرایند تغییر
به‌سمت بالا را از نشر نور جدا کنند. فوتون‌های فرودی توسط هسته این نانوذرات جذب
شده و موجب تولید الکترون‌های برانگیخته می‌شوند؛ این الکترون‌ها از طریق یک فرایند
آبشاری موجب برانگیخته شدن فلز خاکی کمیاب پوسته می‌شوند. در اینجا الکترون‌ها به
حالت پایه بازگشته و موجب نشر نور می‌شوند.

جزئیات این کار در مجله Nature Materials منتشر شده است.