镧系上转换非线性：用于无背景深组织成像的关键探针特性
光学
2025-03-10 v1 应用物理
摘要
基于镧系元素的上转换纳米颗粒（UCNPs）在生物医学应用中引起了广泛关注，这主要归功于其反斯托克斯位移发射能够实现无自发荧光的信号检测。然而，残留的激发光仍会干扰其相对较低的亮度。虽然常用的锁相检测能够从大量随机背景中区分出微弱信号，但同时被调制的残留激发光并未被消除。这在苛刻的实验条件下仍然是一个挑战。在此，我们探索了 UCNPs 固有的非线性响应，发现 UCNPs 在响应强度调制的激发时可以充当频率混频器。特别是，具有多于一个基础调制频率的调制激发可以产生额外的低频拍频信号。我们展示了这些信号如何通过相机等低速探测器进行分辨，如何不受环境和残留激发光的影响，以及如何通过纳米颗粒工程进行增强。因此，拍频信号的检测为显著改善基于 UCNPs 的生物成像和生物传感中的信号本底比提供了一种策略。
引用
@article{arxiv.2503.05325,
title = {Lanthanide upconversion nonlinearity: a key probe feature for background-free deep-tissue imaging},
author = {Niusha Bagheri and Chenyi Wang and Du Guo and Anbharasi Lakshmanan and Qi Zhu and Nahid Ghazyani and Qiuqiang Zhan and Georgios A. Sotiriou and Haichun Liu and Jerker Widengren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.05325},
year = {2025}
}