近红外荧光染料(NIR Fluorescent Dyes)是一类发射波长位于近红外区域(通常分为 NIR-I:700–900 nm 和 NIR-II:1000–1700 nm)的荧光材料,因其在活体成像、细胞追踪、血管成像和材料科学等领域应用。
分类与常见类型
花菁类染料:多甲川共轭链为核心(如Cy5.5、Cy7、CY7.5),两端含氮杂环,发射波长覆盖NIR-I(700–900 nm)。
花菁类染料类,还有CY-1080,是近红外二区探针,适用于深度成像:
吲哚菁类:吸收波长760–830 nm,荧光量子产率高,适用于肿瘤检测和体内成像。
BODIPY衍生物:通过延长共轭结构(如引入噻吩或苯环)将发射波长红移至NIR-I或NIR-II区,应用于荧光探针,生物成像,光声、光热、光动力等。
IR系列染料:
IR-1048、IR-1061:菁类染料,发射波长分别约1048 nm和1061 nm,需脂质体包裹以提高水溶性。
TTQ类:四氟化苯并噻唑(TTQ)为核心结构的近红外二区(NIR-II,1000–1700 nm)有机荧光材料,通过功能基团修饰实现光学性能和生物相容性。如:TTQ-BT-TPA、TTQ-TPA、TTQF-Q等。
CH系列(如CH-4T、CH-1055):以稠环或噻吩单元为核心,发射波长延伸至1200-1500 nm。如:CH-4T发射波长1200-1500 nm左右;CH-1055:发射波长约1055 nm左右。
近红外二区相关其他材料
1、量子点(QDs)
硫化铅量子点(PbS QDs):尺寸可调,发射波长覆盖1000-1600 nm,亮度高但需注意重金属毒性。
碲化镉量子点(CdTe QDs):发射波长可延伸至NIR-II,但生物相容性较差。
银掺杂量子点:如Ag₂S QDs,无毒且发射波长在1000-1350 nm,适合长期体内成像。
2、碳基材料
单壁碳纳米管(SWCNTs):半导体型SWCNTs发射波长1000-1600 nm,表面修饰(如PEG化)后可增强生物相容性。
石墨烯量子点(GQDs):通过掺杂氮或硫元素调控发射至NIR-II区。
3、稀土掺杂纳米材料
镱(Yb³⁺)掺杂材料:如NaYF₄:Yb ,Nd@NaYF₄核壳结构,通过980 nm激发发射1050 nm荧光。
铒(Er³⁺)掺杂材料:发射波长约1550 nm,适用于深层组织成像。
钕(Nd³⁺)掺杂材料:如Nd³⁺掺杂的纳米颗粒,发射波长1300-1400 nm。
4、金纳米簇(Au NCs):超小尺寸(<3 nm),发射波长可调至NIR-II,但亮度较低。
光学特性
长波长发射(1000–1700 nm):减少组织散射和吸收,提升成像深度和分辨率。
高荧光量子产率:如TPA-TBZ-S、TTQ-BT-TPA等染料在低浓度下仍可输出强信号。
低背景干扰:NIR-II波段内自体荧光极少,增强成像对比度。
光稳定性:耐受长时间激光照射,减少光漂白现象(如IR)。
应用领域
生物医学成像:用于血管结构、细胞组织的高分辨率成像等。
分子探针:结合特异性反应基团(如NO探针),检测生物活性分子。
药物递送研究:标记纳米载体,追踪药物在体内的分布与代谢
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