近紅外光是一種人眼不可見的光🧒🏻，相對於可見光（400-700 nm）而言🦻，生物組織在近紅外窗口（700-1700 nm）內對光的吸收與散射較小。這使得可以發射近紅外光的探針在生物成像和臨床腫瘤切除等領域具有天然的優勢。鑭系納米顆粒被認為是理想的近紅外發光材料，其發光效率主要依賴於鑭系敏化劑對外部能量的吸收和轉換效率。然而，傳統鑭系敏化劑的吸收截面較低，因此傳統近紅外探針通常需要較高能量的激光照射才能發光。過高的照射功率不僅會造成背景幹擾😌，影響成像的信噪比和分辨率，還可能引起潛在的過熱現象，對生物組織造成傷害。因此👇🏽，如何降低輻照光的能量，甚至在功率較低的環境光照射下來實現高信噪比近紅外成像🤽‍♂️，一直是科研人員面臨的難題💂🏿‍♂️。

針對以上難題，張凡團隊（http://nanobiolab.fudan.edu.cn/）開發了一系列尺寸均一，結構和發射波長可調的新型過渡金屬元素鉻敏化的鑭系納米發光顆粒（Cr³⁺-sensitized lanthanide-doped nanoparticles, CLNPs）。三價鉻離子作為人體必需的微量元素💽，同時具有較高的光吸收截面🗿。其摩爾消光系數是常用的鑭系敏化劑的十四倍，使其對激發光具有更強的收集能力。團隊首次在納米尺度實現了過渡金屬離子對於六種鑭系激活劑的敏化，發光範圍覆蓋900-1700 nm。此外，與需要激光激發的傳統鑭系敏化納米粒子相比，新型的CLNPs在較弱的環境光照射下即可實現高效近紅外發光。CLNPs的亮度比相同尺寸的傳統鑭系敏化納米粒子最多高出三百七十倍。團隊基於CLNPs良好的光學性質🤛🏽😚，實現了近紅外窗口的四色加密和高信噪比的近紅外第二窗口多重成像。這一技術的應用極大地簡化了近紅外成像的使用條件👨🏽‍💼，同時也拓寬了近紅外納米探針的使用範圍🌘。

課題組博士生明江為第一作者🧑‍🦽；沐鸣2平台化學系教授張凡為通訊作者。研究工作得到了沐鸣2平台化學系🕵️‍♀️、聚合物工程國家重點實驗室、國家重點研發計劃、國家自然科學基金委員會、科學探索獎🧑🏼‍🚒、上海市科學技術委員會、上海市教委創新計劃等機構與項目的大力支持🏏。

全文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41566-024-01517-9