1.研究团队

近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌团队，联合浙江大学医学院附属第二医院等单位，在《Advanced Materials》发表了题为《Au-Doped Ag2Te Quantum Dots with Bright NIR-IIb Fluorescence for In Situ Monitoring of Angiogenesis and Arteriogenesis in a Hindlimb Ischemic Model》的文章。

Hongchao Yang 与 Haoying Huang 为共同一作，通讯作者为王强斌。

✅机制：阳离子交换把 Au 掺进 Ag₂Te 晶格，银离子迁移留下的空位与晶体缺陷被钝化，激子的非辐射复合受抑；

✅亮度：4% Au:Ag₂Te 的发光峰从 1780 nm 移到 1600 nm，强度约为 Ag₂Te 的 12 倍，寿命从 2.10 µs 延长到 5.38 µs；

✅成像：1350 nm 长通滤光片下，血管成像信噪比 5.88，ICG 组 1.51；

✅模型：股动脉结扎后第 4 天拍到新生侧支与腓肠肌微血管，最粗的侧支扩张 70 µm。

Keywords：阳离子交换   金掺杂  |  Ag₂Te 量子点 |  NIR-IIb 荧光  |  缺血后血管新生  

2.研究背景

荧光成像要在活体里看清结构，前提是光能穿出组织。900–1700 nm 的第二近红外窗口（NIR-II）散射小、组织自发荧光低，穿透深度与时空分辨率都优于 650–900 nm 的 NIR-I。其中 1500–1700 nm 一段最干净，组织自发荧光接近零，散射也最低，文献里单列为 NIR-IIb。

已有的 NIR-IIb 探针集中在三类：单壁碳纳米管、稀土下转换纳米晶、胶体量子点。量子点这一支多用 InAs、PbS/PbSe 或 HgTe，发光够亮，但 As、Pb、Hg 的毒性把生物应用挡在门外。Ag₂Te 的直接带隙只有 0.06 eV，溶度积 2×10⁻⁷²，配方里没有高毒重金属，按说适合做 NIR-IIb 探针。麻烦出在银离子迁移率高，晶格中容易留下阳离子空位和缺陷，发光量子产率低，稳定性也差。

3.研究成果

团队先用热注射法做出 1780 nm 发光的 Ag₂Te 量子点，再把 Au 前驱体加进溶液，让 Au 替换晶格里的部分 Ag，得到 Au:Ag₂Te 量子点。Au 的投料比控制掺杂量，掺杂量在 0% 到 10% 之间连续可调，发光峰跟着从 1780 nm 蓝移到 1490 nm。掺 4% 的样品在 1600 nm 出光，强度是未掺杂 Ag₂Te 的 12 倍。

3.1 结构与掺杂：Au 进了晶格，物相没变

透射电镜下，Au:Ag₂Te 量子点是单分散的球状颗粒，平均粒径 6.60 ± 0.44 nm，与 Ag₂Te 本身接近。高分辨像里的晶格条纹间距 2.4 Å，对应 Ag₂Te 的 (−213) 面。EDS mapping 中 Ag、Au、Te 三种元素同时出现；EDS 谱给出的 Au 原子占比 2.6%，ICP-OES 测到 Au:Ag 为 1:23，两种方法互相印证。XRD 图谱保留 Ag₂Te 的主衍射峰（JCPDS No. 81-1820），没有杂相，掺 Au 没有改动晶体结构。XPS 里 Au 4f₇/₂ 与 Au 4f₅/₂ 落在 84.0 与 87.8 eV，对应 Au⁺；Ag 3d 与 Te 3d 的峰位和未掺杂样品相比没有明显位移，掺杂量低是原因。

图1：Au:Ag₂Te 量子点的结构与成分（a：TEM 与 HRTEM；b：EDS mapping；c：EDS 谱；d：XRD；e：XPS 全谱；f：Au 4f 高分辨谱）

3.2 亮度：12 倍从哪来

UPS 定出价带位置，掺 Au 后价带从 −4.48 eV 移到 −4.54 eV，带隙也随之微调。发光峰的蓝移与强度提升跟着出现：峰位从 1780 nm 到 1600 nm，强度约是原来的 12 倍。寿命同步变长，Ag₂Te 为 2.10 µs，4%-Au:Ag₂Te 为 5.38 µs。寿命变长、发光变强，两个变化同时指向非辐射通道被压住，也就是 Au 钝化了缺陷。

掺杂量与峰位的关系规整：Au/Ag 从 0% 加到 10%，峰位一路蓝移，10% 附近饱和在 1490 nm。这个 1490 nm 样品的量子产率算出是 6.2%，作为参比的 AgAuSe 量子点绝对产率 56%，两者还差一个数量级。光稳定性上，200 mW/cm² 的 808 nm 激光连照 120 min，发光强度几乎没掉。

图2：4%-Au:Ag₂Te 与 Ag₂Te 的光学性质（a：UPS 谱；b：由 UPS 算出的能级位置；c：室温发光谱；d：时间分辨发光衰减；e：日光下的溶液；f：NIR-IIb 成像；激发波长 808 nm）

3.3 活体：第 4 天看到侧支长出来

上活体之前先过生物安全性。L929 与 HUVEC 两种细胞的 MTT 试验里，各浓度下细胞活力没有统计学差异；尾静脉给药后第 1 天与第 7 天取血查血常规、血生化，主要脏器做 H&E，也没有异常。

成像对比拿 ICG 作参照。ICG 是临床在用的 NIR-I 染料，发光峰 835 nm，配 900 nm 长通滤光片；4%-Au:Ag₂Te 配 1350 nm 长通滤光片。同一只小鼠的后肢，Au:Ag₂Te 组能分出更细的血管分支，血管 1 的信噪比 5.88，ICG 组 1.51；腓肠肌微血管上，Au:Ag₂Te 组 3.22，ICG 组基本埋在背景里。

缺血模型做在股动脉上：结扎股动静脉束，腓肠肌随即缺血，血流改走细的侧支。用 4%-Au:Ag₂Te 在术前、术后第 1 天、第 4 天、第 7 天各拍一次。第 4 天，新生血管已经朝肌肉方向长出来，管径变粗、走行变迂曲；同一时间点的 CD31 免疫荧光里，微血管密度也抬高，两边对得上。第 7 天，供血恢复，血管新生慢下来，部分新生血管回缩，进入新的平衡。

图3：后肢血管的 NIR-II 成像（a：ICG 配 900 nm 长通；b：4%-Au:Ag₂Te 配 1350 nm 长通；c、d：血管 1 与腓肠肌微血管的信噪比；e：后肢血管解剖；f：对应的 NIR-IIb 成像）

定量看五条主要的侧支，管径按 NIR-IIb 信号的半高全宽算。最粗的一条扩张 70 µm，连 9 µm 的扩张都能分辨。腓肠肌微血管的数量在术后第 4 天到峰值，第 7 天回落，与 CD31 计数的趋势一致。

图4：缺血后肢的血管新生与动脉生成（a：过程示意；b、c：术前与术后第 4 天的侧支；d：五条侧支的管径；e、f：腓肠肌微血管；g、h：CD31 免疫荧光；i：血管数与毛细血管密度）

4.复享光学设备推荐

NIR系列近红外光谱仪是一款具有热电内制冷技术的光谱仪，采用高速线列 InGaAs CCD，集成消除高阶衍射的台阶滤光片，能够覆盖 900~2500nm 整个近红外光谱，特别适用于近红外在线光谱检测的场合。

图5：NIR近红外光谱仪

瞬态1ms光谱采集:NIR系列近红外光谱仪采用 Hamamatsu 阵列化 InGaAs 探测器，区别于传统扫描式光谱仪，能在 ms 量级采集光谱，非常适合在实验室中快速完成实验设想；

900~2500nm 宽波谱：NIR系列光谱仪覆盖多个近红外区域的探测波段，提供900到1700nm，2050nm，2200nm，2500nm等多个波段，满足多样化的灵敏度与波段需求；

深度 TEC 制冷：NIR 系列 近红外光谱仪采用 芯片级内制冷技术，对 InGaAs 探测器进行深度制冷，并有效解决低温结露问题，将信噪比提升至 15000:1 水平；

高分辨率：NIR 系列光谱仪新增 512 像素探测器，使波长分辨率达 1.5nm，光谱分辨率高至 3.2nm，突破了像元数量对于分辨率的限制。

5.总结

Ag₂Te 的发光受限于晶格质量。银离子迁移率高，晶格中容易生成阳离子空位与晶体缺陷，激子的非辐射复合随之增强，量子产率与稳定性一并下降。Au 经阳离子交换取代部分 Ag 进入晶格，缺陷被钝化，非辐射通道受到抑制，发光强度与寿命同步提高。发光峰从 1780 nm 蓝移到 1600 nm，来自掺金后的带隙变化，与缺陷钝化的机制不同。

量子产率仍是短板：6.2%，参比的 AgAuSe为56%，相差约一个数量级。成像依赖1350nm长通滤光片抑制激发光与组织自发荧光，连续采集的曝光时间为100 ms。探针本身不含Pb、Hg，为NIR-IIb量子点提供了一条低毒路线；缺血后肢模型中，术后第 4 天即可观察到侧支扩张与腓肠肌微血管密度升高，血管新生的过程可以连续定量监测。

参考文献：

[1]Au-Doped Ag2Te Quantum Dots with Bright NIR-IIb Fluorescence for In Situ Monitoring of Angiogenesis and Arteriogenesis in a Hindlimb Ischemic Model

DOI：https://doi.org/10.1002/adma.202103953

作者：Hongchao Yang, Haoying Huang 等