掺杂钕的纳米探针扩大STED显微镜应用范围

新加坡国立大学化研究者发现，掺杂钕的纳米探针有潜力扩大STED显微镜的应用范围，而且使用低功率连续波照射还能降低成像系统的尺寸和成本，因而促进未来小型便携式STED显微镜的发展。

STED显微镜技术是一个快速、直观和纯光学的成像方法，是2014年诺贝尔化学奖授予超分辨荧光显微技术之一，可以应用于研究纳米级的亚细胞结构和细胞动力学。近年来，该技术虽然取得了巨大的进步，但是在生物标本的深层进行高对比度超分辨率成像而不造成光损伤仍然是一个挑战。

在STED显微镜中，有机荧光团常被用作生物样品的纳米探针。然而，它们需要强脉冲照明，这会引起光毒性、光漂白和自发荧光，进而降低图像质量。此外，有机荧光团一般在可见光区工作，由于光衰减和像差，限制了STED显微镜在深层组织研究的应用。

针对上述的问题，新加坡国立大学研究者设计出了掺杂钕的纳米探针，相比有机荧光团更适合应用于STED显微镜中。研究者说道：“掺杂钕发射体的纳米探针，在近红外激光照射下会发出下转换发光。当用第二束不同波长的近红外激光照射纳米探针时，下转换发光几乎完全耗尽，所需的光束强度比有机荧光团低100倍。”这项技术可以在光毒性、光漂白和自发荧光最小的情况下进行深层组织超分辨率光学成像。这主要是因为掺杂钕的纳米探针具有准四能级的能量配置，且较低的激发能级是在亚稳态，同时可以在低功率激发下维持粒子数反转。

该研究成果已以“通过使用下转换镧系纳米颗粒在连续波近红外实现STED显微镜”为题，发表在《自然纳米技术》杂志上。

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