Наночастицы с ап-конверсией для биологической маркировки, визуализации и терапии

Ап-конверсия представляет собой нелинейный оптический процесс, при котором два или более фотонов накачки с низкой энергией преобразуются в выходной фотон с более высокой энергией. После открытия этого явления в середине 1960-х годов ап-конверсия вызвала значительный интерес благодаря применению в оптических устройствах, таких как детекторы инфракрасного излучения на основе квантовых счётчиков и компактные твердотельные лазеры. В последнее десятилетие ап-конверсия приобрела особое значение для биологических наук, поскольку получение высококачественных наночастиц, легированных лантаноидами, стало рутинной процедурой. Благодаря небольшим размерам и биосовместимости наночастицы с ап-конверсией можно легко конъюгировать с белками и другими биологическими макромолекулярными системами и использовать в различных форматах аналитических тестов — от биодетекции до терапии рака. Кроме того, интенсивное излучение в видимой области спектра, которое эти наночастицы испускают при возбуждении ближним инфракрасным излучением, менее вредным для биологических образцов и обеспечивающим большую глубину проникновения в них по сравнению с традиционным ультрафиолетовым возбуждением, расширяет перспективы применения наночастиц в качестве люминесцентных меток для биовизуализации. В настоящем обзоре рассмотрены последние достижения в области оптической биологической маркировки и биовизуализации с использованием наночастиц с ап-конверсией, а также подробно освещены желательные свойства, преимущества и недостатки этих люминесцентных наноматериалов.