Angew：能量陷阱调控的镧系纳米颗粒可实现深度学习增强的生物成像

柚子

2026-07-28

深部组织高分辨生物成像具有推动精准医学发展的重要意义。掺杂镧系元素的纳米颗粒可实现体内近红外成像，但其仍面临一项关键的权衡性问题：位于约1530 nm的Er³⁺基发射波长具有高光学分辨率，但水分子吸收会导致其组织穿透能力受限；发射位于约980/1060 nm的纳米探针具备更深的穿透深度和较高的亮度，但增强的组织散射也会导致短波长的分辨率下降。如何解决这种成像深度与分辨率之间的根本矛盾成为了一项严峻的挑战。有鉴于此，上海大学孙丽宁教授、复旦大学张洪新研究员和刘欣教授提出了“能量陷阱”概念，即通过激发波长切换和定向能量转移调控主动调节镧系纳米颗粒内的能量分布。

本文要点：

（1）该策略能够可控地利用敏化剂（Yb³⁺、Nd³⁺）的自发发射或高效地敏化激活剂（Er³⁺），进而可以实现对发射通道的选择性增强。

（2）研究者通过基于深度学习的网络将短波长敏化剂（980 nm 和 1060 nm）的深层组织穿透能力与长波长激活剂（1530 nm）的高分辨率发射进行结合，成功地将短波长探针的成像性能提升了93%。综上所述，该研究能够为实现高对比度深层组织生物成像以及未来的即时诊断提供一种稳健、可适应的新平台。

Renrui Sun. et al. Deep-Learning-Enhanced Bioimaging Via Energy Traps Regulated Lanthanide Nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition. 2026

DOI: 10.1002/anie.3293945

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.3293945