上轉換(upconversion)奈米材料透視你的微血管─螢光影像醫學

最多數人知道的影像醫學應該是X光與電腦斷層掃描了吧？這兩個也是戲劇或是健康檢查都會時常看到的影像醫學，只不過這兩者能夠提供的都是黑白的影像，而且伴隨著顯影劑的過敏問題。

為了解決這兩個問題，科學家將鑭系元素摻雜到一般的非金屬氧化物中，並將材料製備成奈米維度，鑭系金屬提供的f軌域造就電子待在能階的生命周期拉長，也就是說這些電子不急著將能量拋出，大大增加了再次被激發的機會，形成所謂的上轉換(Upconversion)現象，讓這些奈米材料可以吸收能量較弱的NIR(進紅外光譜，波段700~1000nm)，剛剛好避開生物組織光學窗口，不會被血液或是生物組織吸收，並放出能量較強波段較短的可見光。

參考資料：【材料科技】上轉換奈米材料於生物醫學的應用─CASE讀報；作者：方程毅。

Reference: Precise tuning of surface quenching for luminescence enhancement in core-shell lanthanide-doped nanocrystals(DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03683)

經過上轉換產生的可見光可以應用於影像醫學中，形成彩色的示蹤劑，幫助醫師了解客戶的患部狀況，也可以透過不同機制形成的不同顏色顯示更明確的生物現象。另外在光動力醫療的應用中，經過NIR產生廣泛短波長的光子，可以觸發光敏試劑，產生自由基，對於病灶進行攻擊產生醫療效果。隨著材料開發的技術日益增進，影像醫學與光動力癌症醫療的研究也隨之進步。

要準確量測奈秒等級到秒等級的生命週期，你需要適當的工具：

Edinburgh分子螢光光譜設備特色：

• 市場上同等級光譜儀中具備最靈敏的單一光子計數器與最多的擴充性。
• 可量測Steady-State(穩態量測)和Lifetime(生命週期：奈秒至秒)。
• 豐富的樣品配件(液體、固體粉末、薄膜、變溫(最低達4K)、plate reader)可供選擇。
• 可選配多波段偵測器，可以涵蓋200nm至1650nm波段，更可上看5500nm。
• 可選配內置式積分球，無論是固體、液體、薄膜跟粉體皆可量測。軟體會自動計算Quantum Yield量子效率。
• 軟體涵蓋全面性的光譜呈現功能(等高圖、3D圖)與色度座標CIE1931和1976。