Preparation and Performance Research of Upconversion Nanoparticles Based on Triplet-Triplet Annihilation

GUO Lanying; CHEN Yan; PENG Hongshang

doi:10.37188/CJL.20250143

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Preparation and Performance Research of Upconversion Nanoparticles Based on Triplet-Triplet Annihilation

Synthesis and Properties of Materials | 更新时间：2025-10-30

- Preparation and Performance Research of Upconversion Nanoparticles Based on Triplet-Triplet Annihilation
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 46, Issue 10, Pages: 1884-1895(2025)
- 作者机构：
  
  1.皖南医学院医学影像学院，安徽芜湖 241002
  2.中央民族大学理学院，北京 100081
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Natural Science Research Project for Anhui Universities of the Key Scientific Research Foundation of the Education Department of Anhui Province(2023AH051760);Foundation of Doctoral Scientific Research of Wannan Medical College(WYRCQD2022002);Enterprise Cooperation Projects(XQHR202416;H202422)
- DOI：10.37188/CJL.20250143
  CLC： O482.31
- CSTR：32170.14.CJL.20250143
- Received：07 May 2025，
  
  Revised：2025-05-19，
  
  Published：25 October 2025
- 稿件说明：
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郭兰英,陈妍,彭洪尚.基于三线态-三线态湮灭的上转换纳米粒子制备及性能研究[J].发光学报,2025,46(10):1884-1895.

GUO Lanying,CHEN Yan,PENG Hongshang.Preparation and Performance Research of Upconversion Nanoparticles Based on Triplet-Triplet Annihilation[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(10):1884-1895.
郭兰英,陈妍,彭洪尚.基于三线态-三线态湮灭的上转换纳米粒子制备及性能研究[J].发光学报,2025,46(10):1884-1895. DOI： 10.37188/CJL.20250143. CSTR： 32170.14.CJL.20250143.

GUO Lanying,CHEN Yan,PENG Hongshang.Preparation and Performance Research of Upconversion Nanoparticles Based on Triplet-Triplet Annihilation[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(10):1884-1895. DOI： 10.37188/CJL.20250143. CSTR： 32170.14.CJL.20250143.

摘要

为了解决传统三线态-三线态湮灭（TTA）上转换体系的水分散性差、氧敏感性强及光稳定性不足等瓶颈问题，开发了基于中空介孔二氧化硅纳米粒子（HMSNs）的固态上转换探针（TTA-UCNPs）。通过反相微乳液法和选择性刻蚀技术制备了HMSNs载体，利用其空腔限域效应共负载铂八乙基卟啉（PtOEP）敏化剂与9，10-二联苯蒽（DPA）湮灭剂，并通过酰胺反应进行聚乙二醇-叶酸（PEG-FA）双功能化修饰以提升生物相容性与靶向性。实验结果表明，HMSNs的纳米限域效应显著抑制氧气猝灭（氧敏感性降至6.4%，较有机相体系降低约10.3倍）；THF/H

O混合溶剂洗涤优化分子排布后，441 nm处峰值上转换荧光强度提升约3.5倍；体系在低激发功率下（阈值~5 mW·cm

-2

）呈现非线性发光特性，且光稳定性优异；细胞实验证实其低毒性（250 μg·mL

-1

时，HepG2细胞存活率

84%）及高效胞内靶向成像能力。本研究为构建高效稳定的低功率激发生物成像探针提供了新策略。

Abstract

This study aims to solve the bottleneck problems of the traditional triplet triplet annihilation （TTA） upconversion system， such as poor water dispersion， strong oxygen sensitivity and insufficient photostability， an

d develop solid-state upconversion probes （TTA-UNCPs） based on hollow mesoporous silica nanoparticles （HMSNs）. HMSNs carriers were prepared by reverse microemulsion method and selective etching technology. Platinum octaethyl porphyrin （PtOEP） sensitizer and 9，10-diphenylanthracene （DPA） annihilator were co-loaded on the HMSNs carriers using the cavity confinement effect， and polyethylene glycol folate （PEG-FA） bifunctional modification was carried out by amide reaction to improve the biocompatibility and targeting. The experimental results show that the nano confinement effect of HMSNs significantly inhibits oxygen quenching （oxygen sensitivity decreases to 6.4%， which is about 10.3 times lower than that of organic phase system）. After washing the optimized molecular arrangement with THF/H

O mixed solvent， the peak upconversion fluorescence intensity at 441 nm increased by about 3.5 times. At low excitation power （threshold ~5 MW·cm

-2

）， the system exhibits nonlinear luminescence characteristics and excellent optical stability. Cell experiments confirmed its low toxicity （HepG2 cell survival rate

84% at 250 μg·mL

-1

） and high-efficiency intracellular targeting imaging ability. This study provides a new strategy for the construction of efficient and stable low-power excitation biological imaging probe.

关键词

Keywords

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郭兰英（1988 -），女，河南商丘人，博士，讲师， 2021年于北京交通大学获得博士学位，主要从事发光纳米材料和肿瘤诊疗一体化的研究。

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