上转换材料（upconversion materials）是一种红外线激发下能发出可见光的发光材料，即将红外线转换成可见光的材料。其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量，这种现象违背Stokes定律，因此又称为反Stokes定律发光材料。上转换纳米粒子（UCNPs）具有强烈的上转换发光、强的抗光漂白能力、良好的组织穿透性、高的化学稳定性、不受组织自身荧光的干扰以及对生物组织的光学损伤小等优异性能，因此而受到广泛关注。
近年来，基于UCNPs的多模式成像技术也成为研究热点之一。MRI成像技术由于具有很高的3D空间分辨率，已经应用于临床实验多年，但是不足的是其成像灵敏度较低；而荧光成像的灵敏较高但是3D分辨率低；所以如果将磁性材料和荧光标记材料互补结合成复合材料，两种材料的成像优势就会互补，进而改善和提高生物成像效果.研究者们已经很努力做出了获得基于上转换纳米复合材料的多模式成像探针。
孔德明教授团队在多模态成像探针的开发上进行了创新性的研究，提出了一步合成亲水性UCNPs的策略，使用氨基酸作为稳定剂和功能试剂。其团队使用简单的水热法合成得到氨基酸功能化UCNPs，随后制备UCNPs的表征，后将UCNPs与羧基或氨基功能化寡核苷酸进行偶联，将得到的产物注射到裸鼠体内，进行体内上转换发光成像（UCL）与离体UCL成像，同时进行了上转换MR体外T1加权测量与体内T1加权磁共振成像。
图1. UCNPs体外T1加权测量
如图1所示，随着Gd3+浓度从0逐渐增加至0.96mM, 纵向弛豫（r1）将接近1.78 mM-1·s-1, 说明所合成的UNCPs是非常优异的核磁造影剂。
如图2. 体内T1加权磁共振成像
进一步进行小鼠体内T1加权MR成像，结果表明：在尾静脉注射后，UCNPs经过血液循环在肝脏蓄积，肝脏T1加权信号也有明显增强。注射5小时之后，信号强度达到最强。随着代谢过程进行，核磁信号逐渐减弱。结果证明，合成的UCNPs是一种良好的T1-正向显影剂。
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