Biologisk nedbrydelige uorganiske opkonverterende nanokrystaller udviklet til in vivo applikationer

Lanthanid-doterede uorganiske upconversion nanokrystaller (UCNC'er) tiltrækker mere opmærksomhed, da de er potentielle fluorescerende diagnostiske og terapeutiske midler til in vivo applikationer, herunder biologisk billeddannelse og sygdomsterapi.

Imidlertid, alle i øjeblikket tilgængelige lanthanid-doterede uorganiske UCNC'er, som eksemplificeret af den mest præsentative b -NaYF ₄ :Yb/Er, ikke er biologisk nedbrydelige og kan derfor ikke fjernes uskadeligt fra kroppen af ​​levende organismer inden for en rimelig tidsperiode, gør deres kliniske oversættelser næsten umulige.

I en undersøgelse offentliggjort i ACS Nano , forskergruppen ledet af prof. Hong Maochun fra Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) fra det kinesiske videnskabsakademi rapporterede en ny klasse af rødemitterende biologisk nedbrydelige UCNC'er baseret på Yb ³⁺ /Er ³⁺ -doteret uorganisk kaliumheptafluozirconat (K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er), der har dynamisk "blødt" krystalgitter indeholdende vandopløseligt [ZrF7] ^3- klynge og K ⁺ kation.

Forskerne fandt ud af, at dette arrangement af K ₃ ZrF ₇ krystalgitter muliggør fremstilling af en familie af rødemitterende biologisk nedbrydelige uorganiske UCNC'er efter substitueret Yb ³⁺ /Er ³⁺ doping ind i den højsymmetriske værtsmatrix.

I særdeleshed, den rødemitterende K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er UCNC'er udviser en pH-afhængig bionedbrydningsevne ved eksponering for vand både in vitro og in vivo, og hvoraf den hurtige biologiske nedbrydningshastighed, overvåges ved hjælp af den indre røde opkonverteringsluminescens (UCL), kan indstilles ved at ændre pH-værdien under nedbrydningsprocessen.

Gennem histopatologiske og elementære analyser, forskerne fandt også, at de endelige bionedbrydningsprodukter fra K ₃ ZrF ₇ :Yb/Er UCNC'er kan hurtigt udskilles fra musenes kroppe på kort tid uden tydelig toksicitet for deres muskler og hovedorganer, i skarp kontrast til den ikke-nedbrydelige b-NaYF ₄ :Yb/Er UCNC'er, der primært akkumuleres i musens hovedorganer.

Denne undersøgelse giver utvetydigt en mulighed for at producere en familie af UCL-diagnostiske og terapeutiske midler, der er biologisk nedbrydelige in vivo i løbet af en rimelig periode efter at have udført deres biologiske anvendelser, som også stimulerer en stigning i forskningsinteressen for biologisk nedbrydeligt Ln ³⁺ -doterede uorganiske UCNC'er til forskellige biomedicinske anvendelser og gavner deres fremtidige kliniske oversættelser.