Lantanideihin perustuvat aikaerotteiset biosensorit ja biokuvantaminen - Ali-Penttilä, Jenni (My University, 2024)
Lantanideilla on useita hyödyllisiä luminesenssiominaisuuksia, jotka ovat peräisin niille tyypillisestä elektronirakenteesta ja porrasmaisista energiatasoista. Lantanideilla seostettujen nanopartikkelien tärkein ominaisuus on erityisen pitkäkestoinen ja kirkas luminesenssi, joka voi kestää jopa useiden millisekuntien ajan. Perinteisillä fluoresoivilla materiaaleilla luminesenssin elinikä on vain joitakin nanosekunteja. Lantanidien intensiivisen luminesenssin kapeat ja terävät emissioviivat tekevät niiden luminesenssispektristä helposti tunnistettavan. Viime vuosina erityisesti upkonvertoivat nanopartikkelit (UCNP) ovat herättäneet mielenkiintoa biosensoreiden ja biokuvantamisen parissa. Upkonversiolla tarkoitetaan luminesenssia, jossa emittoidaan korkeaenergisiä fotoneja absorboimalla matalaenergisiä fotoneja. Sitä havaitaan lantanideilla, aktinideilla ja siirtymämetalli-ioneilla. Pitkäikäisen luminesenssin lisäksi UCNP:eilla on muitakin suotuisia ominaisuuksia, kuten suuri anti-Stokesin siirtymä, vähäinen fotovalkaisu ja myrkyllisyys sekä hyvä stabiilisuus. UCNP:ien lisäksi on kehitetty myös muita kiinnostavia lantanidiperusteisia nanopartikkeleita biosovelluksiin. Näistä NIR-II-aallonpituusalueelle soveltuvat downkonvertoivat nanopartikkelit (DCNP) tarjoavat mahdollisuuksia erityisesti syväkudoskuvantamiseen. Pitkäkestoiseen biojäljitykseen ja -kuvantamiseen tarkoitettujen pysyvän luminesenssin nanopartikkelien luminesenssi voi kestää jopa useita päiviä. Lantanideilla seostettujen nanopartikkelien muokkausmahdollisuudet ovat lähes rajattomat, mikä mahdollistaa niiden käytön laajasti erilaisissa biosensori- ja biokuvantamismenetelmissä.
Keywords: nanopartikkeli, luminesenssi, upkonversio, downkonversio