日本的研究人员开发了一种硅荧光材料，与传统材料相比，它的毒性很低，发光效率很高。在波长650到1000纳米的近红外辐射(NIR)下，这个范围被称为“生物光学窗口”，能够穿过生命系统，联合小组成功地利用这种新材料进行了生物成像。
日本国家材料科学研究所(NIMS)国际材料纳米结构中心(MANA)的一个研究小组，由MANA首席研究员franoise Winnik领导，MANA博士后研究员Sourov Chandra领导，MANA独立科学家Naoto Shirahata领导的研究小组，以及名古屋大学工程研究生院吉信巴巴教授和高雄安井助理教授组成的研究小组，联合开发了一种与传统材料相比毒性极低、发光效率高的硅荧光材料。在650到1000纳米波长的近红外辐射(NIR)下，这个范围被称为“生物光学窗口”，能够穿过生命系统，联合小组在世界上首次成功地使用这种新材料进行了生物成像。
荧光生物成像是指用荧光材料将肉眼看不见的细胞和其他生物组织标记为可见的可视化技术。该技术能够实时观察活细胞的分布和行为。通过该技术的应用，可以观察与发病机制相关的细胞和生物分子的行为，并确定疾病发展的机制。许多传统的荧光材料在与紫外线或可见光发生反应时会发光。然而，由于血红蛋白和体液等生物成分会吸收这些类型的光，因此它们不适用于生物物质的深层观察。一些荧光材料对波长在“生物光学窗口”范围内的光有反应，但大多数材料的发光效率很差，少数发光效率高的材料含有铅和汞等有毒元素。
利用硅基颗粒，该联合小组成功地开发了一种荧光材料，能够有效地通过对波长与“生物光学窗口”相当的入射光作出反应而发光。硅基荧光材料在生物成像中的应用已有研究，但存在需要紫外光激发和高效发光、发光效率低等问题。针对这些问题，联合课题组开发了一种新的核-双壳结构，其中晶体硅纳米颗粒作为核，在其表面涂有碳氢基团和表面活性剂。双光子激发荧光成像表明，晶体硅在吸收近红外时表现出有效的光激发，并且涂层中的碳氢基团增加了发射量子产率。此外，表面活性剂涂层使荧光材料具有水溶性。因此，新材料能够有效地标记目标生物分子，并随后使用通过生命系统的近红外辐射范围对标记目标进行荧光生物成像。
在未来的研究中，我们的目标是利用本研究开发的新型硅荧光材料在更深层次上完成荧光生物成像。
这项研究的一部分是在名古屋大学的“分子和材料合成平台”项目下进行的，该项目隶属于日本教育、文化、体育、科学和技术部组织的“纳米技术平台”计划。
这项研究发表在纳米级2016年4月13日。
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