稀土無機納米發(fā)光材料作為新一代發(fā)光納米生物醫(yī)學探針，因其發(fā)光性能優(yōu)異、化學性質穩(wěn)定及自發(fā)熒光干擾小等優(yōu)點，已在各種危重疾病如腫瘤的精準診斷和治療等領域展現(xiàn)出應用前景。然而，目前已報道的稀土無機納米生物醫(yī)學探針都可生物降解，易在生物體內聚集，無法以代謝的方式排出體外，這限制了其在生物醫(yī)學領域的臨床應用和成果轉化。

中國科學院院士、中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員洪茂椿帶領的課題組針對這一問題，把水溶性[ZrF₇]^3-基團和K⁺離子構成的“軟”立方相無機氟鋯鉀（K₃ZrF₇）納米晶作為基質材料，通過不同稀土離子的摻雜首次發(fā)展出一種可生物體內降解的稀土發(fā)光無機納米生物醫(yī)學探針。以單波段稀土紅色上轉換發(fā)光為生物組織熒光探針，研究發(fā)現(xiàn)稀土摻雜無機K₃ZrF₇納米生物醫(yī)學探針在生物體內外都表現(xiàn)出優(yōu)異的可降解性能。此外，該類探針的降解速度與生物組織微觀環(huán)境的pH值密切相關，在強酸（pH≤4.5）和堿性（pH≥7）的環(huán)境下10分鐘內快速降解，而在弱酸（pH=5-6）環(huán)境下則緩慢水解，并最終以代謝的方式安全排出生物體（如老鼠）外。該研究突破了現(xiàn)有稀土發(fā)光無機納米醫(yī)學探針在生物體內無法降解的技術瓶頸，更為弱酸性生物組織環(huán)境下的腫瘤精準診療提供了可能。相關研究成果以全文形式發(fā)表在ACS Nano上，并已申請中國發(fā)明專利和PCT國際專利。

研究工作得到在中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、國家自然科學基金、中科院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員專項等的資助。

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可生物降解稀土無機納米生物醫(yī)學探針生物降解示意圖