雙光子熒光成像技術(shù)具有近紅外激發(fā)、避免光毒作用和光漂白、自發(fā)熒光干擾弱及較深的組織穿透深度等優(yōu)點，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域研究中受到極大關(guān)注。開發(fā)具有高雙光子吸收截面、生物相溶性好的材料作為雙光子熒光探針，是活細(xì)胞和深層組織成像研究領(lǐng)域的關(guān)鍵和熱點。
       國家納米科學(xué)中心宮建茹研究組以氧化石墨烯為前驅(qū)體，N,N-二甲基甲酰胺作氮源，合成了氮摻雜的石墨烯量子點(N-GQD)。該N-GQD納米材料在近紅外飛秒激光激發(fā)下發(fā)出很強(qiáng)的熒光，雙光子吸收截面高達(dá)48000GM，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了有機(jī)染料分子，為碳材料中所報道的最高值，與半導(dǎo)體量子點材料相當(dāng)。N-GQD顯著的量子效應(yīng)、剛性的π-π共軛結(jié)構(gòu)都使其具有較強(qiáng)的雙光子吸收。同時，摻雜的氮以烷基氨的形式鍵聯(lián)到N-GQD的芳香環(huán)上，烷基氨的強(qiáng)供電子效應(yīng)使N-GQD的雙光子吸收進(jìn)一步增強(qiáng)。N-GQD在組織模型中的雙光子成像研究表明其組織穿透深度可達(dá)到1800微米，突破了傳統(tǒng)雙光子熒光成像深度的極限。此外，N-GQD在水、磷酸鹽緩沖液和細(xì)胞培養(yǎng)基中具有良好的分散性，幾乎沒有細(xì)胞毒性，不易發(fā)生光漂白，顯示了其在長時間活體生物組織成像及相關(guān)應(yīng)用，如生物組織結(jié)構(gòu)的觀察、疾病的診斷等中的潛在應(yīng)用價值。以上工作發(fā)表在Nano Lett.(2013, 13, 2436-2441)。

       該組最近的相關(guān)系列研究成果已發(fā)表在Adv. Mater.(2013, DOI: 10.1002/adma.201301207)，Nano Lett.(2012, 12, 4584)，J. Am. Chem. Soc. (2011, 133, 10878)。

      上述研究工作得到中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委及科技部的大力支持。