Классификация, синтез и применение люминесцентных наночастиц кремнезема:обзор

Введение

Люминесцентные материалы широко применяются благодаря своим особым оптическим свойствам [1]. Однако их применение ограничено многими ограничениями, такими как низкая гидрофобность и биосовместимость, или из-за недостатков, таких как высокая токсичность, плохая биосовместимость и низкая абсорбция [2,3,4,5]. Таким образом, необходимо модифицировать люминесцентные материалы для удовлетворения требований практического применения.

LSN с улучшенными свойствами привлекают все больше внимания в биологии [6, 7], освещении [8] и датчиках [9]. Их характерные оптические свойства делают их уникальными для оптических материалов [10]. Кремнезем прозрачен для света, что делает кремнезем идеальным кандидатом в качестве матрицы для флуоресцентных материалов. Термодинамическая и химическая стабильность также являются важными факторами, поскольку матрица и диоксид кремния совпадают с этими основными факторами [11]. Более того, поверхность диоксида кремния может быть легко модифицирована, что позволяет осуществлять дальнейшую функционализацию с помощью различных функциональных групп для адаптации к различным требованиям [12]. Кремнезем, обладающий многими из перечисленных выше преимуществ, естественно, является идеальной подложкой для улучшения свойств люминесцентных материалов [13]. Многофункциональные наносистемы могут быть созданы путем сборки, инкапсуляции или интеграции одного или нескольких различных наноматериалов внутри и на поверхности наночастиц кремнезема с использованием различных процессов [11]. Как модифицирующие люминесцентные материалы LSN с превосходными свойствами привлекают все больше внимания в передовых исследованиях [14]. Montalti et al. подытожил многие прекрасные исследования в области медицинской визуализации с использованием органических красителей, допированных диоксидом кремния [6]. Кремнезем обеспечивает стабильную и многофункциональную платформу для люминофоров, но долговременная токсичность требует изучения. Михаэль Шефрлинг продемонстрировал искусство люминесцентных сенсоров [9]. Селективность и чувствительность лежат в основе сенсорных материалов. Zou Hua et al. разработаны средства модификации органического кремнезема. Нанокомпозиты обладают превосходными свойствами по сравнению с отдельными компонентами [15]. Есть много замечательных обзоров, посвященных конкретной области, такой как биология [6, 7, 16], но в которых отсутствует систематическое введение в LSN и их превосходную эффективность в других областях.

Этот обзор начинается с классификации LSN и их синтетических методов. Категории LSN систематически устанавливаются на основе классификации люминесцентных материалов. С точки зрения химических свойств и механизмов люминесценции, органические молекулы-красители, люминесцентные металлы и люминофоры, легированные квантовыми точками (КТ), представляют собой три типичных люминофора, каждый из которых имеет свои собственные уникальные механизмы люминесценции и преимущества как представители LSN [17,18,19 ]. Изюминкой является то, как диоксид кремния улучшает свойства люминофоров. Учитывая дефицит люминесцентных материалов, обсуждаются возможные стратегии улучшения их характеристик для LSN. Он включает не только биологические приложения, но также дисплеи и датчики.

Классификация номеров LSN

Люминесценция различной яркости имеет большое значение в материальных полях [20]. Было проведено множество исследований по модификации люминесцентных материалов, направленных на улучшение отношения сигнал / шум, стабильности и приспособляемости к окружающей среде для потенциальных приложений. Введение антенных лигандов в комплексы лантанидов для улучшения люминесцентных характеристик является типичным примером модификации. Кремнезем является хорошей матрицей для смешивания материалов с различными функциями и разными химическими свойствами. Люминофоры были добавлены в матрицу из диоксида кремния для модификации их естественных дефектов и улучшения их свойств, что является преимуществом для широкого применения с легкими модифицированными и нетоксичными поверхностями из диоксида кремния и защитой люминесцентных красителей. Благодаря своей многофункциональности и настраиваемости, LSN привлекают все больше и больше внимания. Среди всех люминесцентных люминофоров органические люминесцентные молекулы, люминесцентные люминофоры, легированные металлами, и квантовые точки - это три наиболее представительные категории, которые заслуживают особого внимания. Таким образом, указанные выше три красителя показаны как типичные LSN в сочетании с диоксидом кремния. Репрезентативные примеры перечислены в таблице 1.

LSN, допированные органическими люминесцентными молекулами

Органические люминесцентные молекулы являются важными люминесцентными материалами с π-сопряженными кольцевыми структурами и небольшими размерами [16]. Однако неспецифическая маркировка и отбеливание затрудняют их применение. Наночастицы диоксида кремния, легированные органическими красителями, широко изучаются с их превосходной стабильностью, селективностью и биосовместимостью [52, 53]. Ван Блаадерен и др. [21] предприняли предварительную попытку синтезировать люминесцентные сферы из кремнезема. Флуоресцеинизотиоцианат (FITC) был нанесен на поверхность диоксида кремния с помощью APS ((3-аминопропил) триэтоксисилана), который обеспечил реальный способ соединения красителей с диоксидом кремния ковалентными связями. Вдохновленные этим процессом, Andrew et al. [22] синтезировали двухслойные флуоресцентные наночастицы кремнезема с двойным излучением. Два красителя, тетраметилродамина изотиоцианат (TRITC) и FITC, конъюгировали с диоксидом кремния с помощью APS в среде безводного азота. На схематической диаграмме и на СЭМ-изображении (рис. 1а) показаны наноструктуры наночастиц. Кремнезем с TRITC был синтезирован сначала в качестве ядра наночастиц с двойной эмиссией, а FITC был конъюгирован на поверхности ядра с дополнительным тетраэтоксисиланом (TEOS). Синтезированные флуоресцентные наночастицы двуокиси кремния с двойной эмиссией успешно исследовали значение внутриклеточного pH в тучных клетках базофильного лейкоза крыс (RBL-2H3) на рис. 1b – d.

а Диаграмма образования и изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), флуоресцентных наночастиц диоксида кремния с двойным излучением с эталонным красителем (TRITC) и сенсорным красителем (FITC); изображение, полученное при конфокальной флуоресцентной микроскопии тучных клеток RBL (красного цвета как частицы диоксида кремния TRITC и зеленого цвета как AlexaFluor 488-холерный токсин B); изображения конфокальной флуоресцентной микроскопии тучных клеток RBL в качестве датчиков pH. б Для ссылочного канала c для канала датчика, d для наложенных изображений и e логометрические изображения в искусственных цветах для значений pH, рассчитанных в соответствии с экспериментами [22]

Чтобы улучшить фотостабильность органических флуорофоров, инкапсуляция диоксида кремния является широко используемым методом модификации. Long Jiao et al. [23] выбрали четыре аминоцианиновых красителя в качестве флуоресцентных зондов в ближней инфракрасной области (NIR) и соединили их соответственно с 3-аминопропилтриэтоксисиланом (APTES), обычным силановым связующим агентом. ТЭОС гидролизуется обработанными БИК красителями в микроэмульсионной системе. Загруженные цианином флуоресцентные наночастицы кремнезема (FSNP) были получены после центрифугирования и промывки. Весь процесс показан на рис. 2а. Как видно на фиг. 2b, четыре FSNP, инкапсулированные в кремнезем, показали лучшую стабильность pH по интенсивности флуоресценции, чем у свободных красителей. Четыре FSNP одновременно улучшили свою яркость (рис. 2c). Они проверили их фотостабильность в живых клетках с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа (CLSM). ФСНП-3 и ФСНП-4 (большее количество мест прикрепления) получили улучшенную фотостабильность, чем у свободных красителей, в то время как ФСНП-1 и ФСНП-2 не улучшились. Больше сайтов закрепления усиливало структуру молекулы красителя. Краситель с жесткой структурой имел меньший безызлучательный распад и жесткое внутримолекулярное вращение, что делало краситель ярче. Слой кремнезема может защитить инкапсулированные материалы с усиленной молекулярной структурой и улучшить их яркость без фотообесцвечивания. ФСНП-3 и 4 также имели низкую биологическую токсичность согласно методу метилтетразолия (МТТ) на рис. 2d. Биосовместимость - еще одно преимущество кремнезема.

а Механизм ФСНП-1, ФСНП-2, ФСНП-3 и ФСНП-4. б Нормализованная интенсивность при различных значениях pH для всех образцов. c Интенсивность эмиссии ФСНП и свободных красителей. г Показана жизнеспособность необработанных клеток макрофага raw264.7 после инкубации с FSNP в течение 24 часов [23]

Агломерация - одна из основных причин закалки большинства люминесцентных красителей. Фосфор может стабильно удерживаться в соответствующей концентрации с диоксидом кремния. Люминогены с эмиссией, вызванной агрегацией (AIEgens), в отличие от традиционных люминофоров, не страдают от этой проблемы. Наоборот, агрегация приводит к сильной эмиссии [54]. Чтобы улучшить характеристики AIEgens в биологических областях, многие полимерные матрицы используются для инкапсуляции AIEgens. Более того, есть некоторые другие проблемы, которые могут вызвать тушение AIE-генов, такие как вода и кислород, что отрицательно сказывается на применении. Кремнезем может препятствовать их попаданию в тушители [55]. Основываясь на приведенном выше анализе, TPETPAFN (типичный флюорог, состоящий из двух тетрафенилэтиленовых подвесок и ядра с внутримолекулярным переносом заряда), AIEgen, был биофункционализирован с помощью F127 (поли (этиленгликоль) -блок-поли (пропиленгликоль) -блок-поли ( этиленгликоль)) с образованием ядра мицеллы [24]. ТЭОС подвергали гидролизу для получения оболочки из диоксида кремния, нанесенной на ядро ​​мицеллы, с помощью модифицированного золь-гелевого метода. Как показано на рис. 3, синтетический TPETPAFN-F127-SiO ₂ наночастицы обладают лучшими фотолюминесцентными свойствами, чему способствует защита кремнеземной оболочки.

а , d Показаны изображения флуоресценции и гистограммы фотонов TPETPAFN-F127-SiO ₂ НП, соответствующие б , e для НП TPETOAFN и c , f для коммерческого QD655 [24]

Люминесцентные LSN, легированные металлом

Редкоземельный металл [56] и переходный металл [57] являются распространенными люминесцентными металлическими материалами, основанными на переходе с переносом заряда. Люминесценция после образования комплекса с лигандом - наиболее очевидная особенность этого материала. Существует два основных механизма люминесценции металла:LMCT (переход заряда от лиганда к металлу) и MLCT (переход заряда от металла к лиганду). Металлы лантаноиды и переходные металлы являются их типичными примерами соответственно. Из-за большого количества электронных уровней энергии существуют различные люминесцентные металлы, которые имеют большой потенциал для применения в области люминесценции с различным излучением [58]. Благородные металлы с LSPR широко используются в материалах с усиленной люминесценцией и рассматриваются в этом разделе. Тем не менее низкая эффективность сенсибилизации и тушение ограничивают возможности применения люминесцентных металлов [59]. Чтобы улучшить их фотостабильность и биосовместимость, Francis et al. добавили замещенную силильную группу в лиганды для дальнейших модификаций [30]. Наночастицы Eu @ Si-OH были получены после покрытия комплексов Eu, модифицированных силильными группами, диоксидом кремния методом обратной микроэмульсии. Наконец, продукт был функционализирован амином с APTES как Eu @ Si-NH ₂ . наночастицы. Слой кремнезема удерживал комплексы от гасителей (OH и NH ₂ группы). В результате оба они показали лучшую фотостабильность на рис. 4. Eu @ Si-NH ₂ наночастицы показали хорошие результаты при биоимиджинге.

Кривые изменения интенсивности флуоресценции от времени экспозиции при облучении 365 нм, a родительский комплекс Eu в CHCl ₃ решение, b Eu @ Si-NH ₂ , и c Наночастицы Eu @ Si-OH в буферном растворе фосфатно-солевого буфера (PBS) [30]

Ezquerro et al. включил комплексы Ir, люминесцентный комплекс MLCT, в каркас из диоксида кремния для повышения стабильности и фотофизических свойств с помощью золь-гель процесса [60]. Благодаря защите диоксида кремния эти люминофоры продемонстрировали превосходную стабильность не только в условиях окружающей среды, но и в суровых условиях, что в дальнейшем нашло применение в белых светодиодах (WLED).

Y. Li et al. [31] синтезировали стабилизированные олеиновой кислотой наночастицы с повышенным преобразованием (УНЧ). Затем они нанесли слой диоксида кремния на УХНЧ с помощью метода микроэмульсии, и были получены водорастворимые УХНЧ. Представляем Eu (TTA) ₃ phen в систему, они синтезировали NaGdF ₄ :Yb, Er @ SiO ₂ @Eu (TTA) ₃ Фен (УНЧ @ SiO ₂ @EuTP) наносферы. Закалка поверхности была подавлена ​​после нанесения покрытия из диоксида кремния, и в результате интенсивность излучения увеличилась, как показано на рис. 5. Водорастворимые наночастицы с двумя различными излучениями были получены с помощью диоксида кремния.

а Формирование УХНЧ @ SiO ₂ @EuTP и изображения образцов в просвечивающем электронном микроскопе; б , c для UCNP, d , e для УКНП @ SiO ₂ , и f , г для УКНП @ SiO ₂ @EuTP [31]

Chen et al. [42] успешно использовали углеродные точки (CD) и ионы редкоземельных элементов для WLED. Они синтезировали компакт-диски методом органического пиролиза в одном сосуде, которые имели максимум синего излучения при 470 нм и два пика возбуждения при 251 и 364 нм соответственно. Для получения белого светоизлучающего композита использовались компакт-диски в качестве ядра синего излучения и Sr ₂ Si ₅ N ₈ :Eu ²⁺ люминофор использовался как оранжевый эмиссионный компонент. Компакт-диски были помещены в систему Stöber. По мере гидролиза TEOS компакт-диски будут покрыты слоем диоксида кремния с красным люминофором. Композит углеродная точка-диоксид кремния-люминофор (CDSP) был синтезирован после центрифугирования, сушки и измельчения. CDSP имел широкое поглощение в диапазоне от УФ (ультрафиолета) до желтой области (200-600 нм), особенно сильное в УФ области. После тестирования возбуждения на разных длинах волн они обнаружили, что CDSP получил координату внутренней комиссии Международной комиссии по освещению (CIE) (0,32, 0,32) с координатой чистого белого света (0,33, 0,33) при возбуждении на длине волны 400 нм на рис. 6. И это была хорошая попытка получить излучение CDSP путем настройки массового отношения CD и люминофора. При возбуждении на 400 нм они получили ближайшее массовое отношение (3,9% (0,32, 0,32) и 5,1% (0,34, 0,32)) к белому излучению. CDSP показал лучшее белое излучение (0,30, 0,31) в упаковке светодиода (LED), чем у CD&P (при непосредственном смешивании с компакт-дисками и люминофором) (0,28, 0,29). Два компонента однородно диспергировались с диоксидом кремния и уменьшали вероятность агрегации и разделения фаз. Наконец, они получили WLED с порошком CDSP на микросхеме УФ-диода (375 нм), и был получен белый свет (0,30, 0,33). Индекс цветопередачи (CRI) был примерно 94, что выше, чем у коммерческого WLED на основе YAG:Ce (CRI <75).

Характеристики WLED на основе CDSP:спектры излучения и фотография [42]

Кремнезем обычно используется в качестве защитного слоя для люминесцентных материалов, чтобы сохранять надлежащее расстояние от благородных металлов для усиления флуоресценции. Это происходит из-за стоячих колебаний свободных электронов, вызванных светом. Чтобы усилить люминесценцию, ее необходимо поддерживать на соответствующем расстоянии между красителями и частицами благородных металлов. Что касается благородных улучшенных материалов, наночастицы металлов сами могут вызывать тушение хромофоров (в пределах 5 нм), но их флуоресценция может увеличиваться в 100 раз (примерно при 10 нм). В ранних исследованиях Tuo Li et al. [61] синтезировали наночастицы Ag с оболочкой из диоксида кремния в матрице микроэмульсии (Ag / SiO ₂ наночастицы). Реагенты, необходимые для получения диоксида кремния (ТЭОС и циклогексан), вводили в микроэмульсию после восстановления серебра. Они тщательно изучили влияние различных условий (вода / поверхностно-активное вещество для R и вода / TEOS для H) на Ag / SiO ₂ наночастиц, и результаты показаны на рис. 7. Это хороший способ нанести микроэмульсионную систему на однородный и толстый слой кремнезема на сердцевине не только Ag, но и других наночастиц. Что Zhenhua Bai et al. [25] действительно является хорошим примером. 8-гидроксипирен-1,3,6-тресульфоновая кислота (HPTS), разновидность флуоресцентных pH-чувствительных красителей, подходит для использования в качестве датчиков внутричерепного pH благодаря своим уникальным преимуществам. Но экстремальные условия pH сделали его нечувствительным. Когда раствор является кислым, его эффективность флуоресценции значительно снижается. Ag @ SiO ₂ , адсорбированный HPTS Наночастицы (рис. 8а) были приготовлены на основе эффекта флуоресценции, усиленного благородными металлами. Из рис. 8б видно, что Ag @ SiO ₂ -8 нм @ HPTS показал лучшую интенсивность флуоресценции, особенно в экстремальных условиях pH.

а Изменение размера как функция H ( R =4 и X =1); б когда R переменная, изменение размера кластеров Ag [61]

а Ход синтеза Ag @ SiO ₂ , адсорбированного HPTS наночастицы. б Отношение интенсивностей флуоресценции Ag @ SiO ₂ -8 нм @ HPTS (зеленый) и контрольный образец (красный) [25]

LSN, допированные QD

Благодаря эффекту квантового ограничения квантовые точки демонстрируют превосходные люминесцентные свойства, независимо от того, являются ли они полупроводниковыми квантовыми точками, углеродными квантовыми точками или другими типами. В последнее время многочисленные исследования посвящены применению квантовых точек в оптических устройствах. Иногда их свойств недостаточно для адаптации сложных приложений. Необходимая модификация является обязательной, и кремнезем является подходящей матрицей [1].

Чтобы реализовать комбинацию биологической метки и магнитно-резонансной томографии, КТ CdSe были нанесены на магнитный Fe ₂ О ₃ сердцевина слоем кремнезема с NH ₂ группа. Соответствующие изображения и характеристики показаны на рис. 9. Комбинированный NH ₂ группа с биологически закрепленной мембраной (BAM), мембраны 4 клеток рака молочной железы мышей T1 показали специфическое мечение BAM-SiO ₂ -CdSe MQD [44]. Благодаря биосовместимости и магнитности многофункциональные люминесцентные наночастицы получат широкое применение в медицине.

Фотографии при нормальном освещении, подтверждающие магнитную модификацию ( a , b ). c Фотография в УФ-свете для подтверждения как магнитных, так и люминесцентных свойств. г УФ-фотография зеленой и оранжевой магнитных квантовых точек (МКТ). е , f Спектры люминесценции SiO ₂ -MQD в решениях PBS ( e для поглощения и е для эмиссии) [44]

Чтобы расширить область применения КТ, необходимо изменить их растворимость в воде и нетоксичность. Кремнезем показывает большой потенциал в модификации квантовых точек. Юнфэй Ма и др. [43] представили самодельный реагент фазового переноса (аденозин-5'-монофосфат, AMP) и силановый связующий агент (3-меркаптопропилтриметоксисилан, MPS) в систему Штёбера. Маслорастворимые (исходные КТ CdSe / CdS / ZnS), спирторастворимые (AMP-КТ) и водорастворимые (гидролиз ТЭОС вокруг КТ) были полным прогрессом изменения растворимости. QD @ SiO ₂ имела ту же эффективность фотолюминесценции (50–65%), что и исходная. Более широкий диапазон pH (от 4-8 до 2-13), улучшенная стабильность в электролите, лучшая термическая стабильность и повышенная биосовместимость в ячейках Hela были преимуществами QD @ SiO ₂ .

Для обеспечения стабильности КТ в оптических устройствах необходимо уменьшить эффект мерцания. Мигание - это явление со случайным прерывистым свечением, которое влияет на стабильность оптических устройств с квантовыми точками [62]. Чтобы уменьшить эффект моргания, Botao Ji et al. [45] получили КТ CdSe / CdS в качестве материалов ядра и инкапсулировали эти КТ в оболочку из диоксида кремния на основе вытеснения исходных гидрофобных лигандов методом обратной микроэмульсии. И КТ дополнительно модифицированы слоем Au на поверхности диоксида кремния с поли (1-винилимидазол-со-винилтриметоксисиланом) (PVIS) в качестве силанового связующего агента. Золотая оболочка наноразмеров действовала как плазмонный резонатор, который придавал квантовым точкам повышенную плотность оптических состояний. Свойства КТ могут быть сохранены независимо от резких изменений в локальной среде из-за гибридного слоя. В результате повышалась фотостабильность квантовых точек. Время жизни флуоресценции КТ уменьшилось со 123 до 20 нс после нанесения золота. Золотые КТ показали эффективное многоэкситонное излучение, а интенсивность нейтральной фотолюминесценции была выше, чем у КТ. Результаты теста на стабильность показаны на рис. 10. Более того, интенсивность фотолюминесценции может оставаться стабильной в течение нескольких часов (даже 24 часов). Тест на стабильность люминесценции показал, что люминесценция голых КТ будет резко падать уже через 1 час. Слой кремнезема немного улучшил характеристики квантовых точек, но он обеспечил подходящий интервал для следующего слоя Au, чтобы показать эффект, усиленный плазмой.

а Схема квантовой точки / SiO ₂ / Au гибрид (золотая КТ) и ПЭМ-изображения каждой стадии (КТ CdSe / CdS, КТ / SiO ₂ QD / SiO ₂ / Au _семя и золотые КТ). б Изменение интенсивности фотолюминесценции во времени. Красный для CdSe / CdS, серый для QD / SiO ₂ / Au _семя и оранжевый для золотых квантовых точек. c Кривые затухания фотолюминесценции трех наночастиц в ( b ) [45]

Синтетические методы LSN

Основным содержанием изготовления LSN является выбор люминофоров и разработка синтетических маршрутов. Люминофоры определяют диапазон излучения LSN, а синтетические пути определяют их структуру и функции. Все синтетические маршруты LSN основаны на кремнеземе. Золь-гель метод, метод обратной микроэмульсии и метод прямого действия мицелл - это три основных подхода к получению гомогенных и регулярных сфер кремнезема, которые использовались в LSN. На рисунке 11 представлена ​​принципиальная схема упомянутых методов.

Схематические иллюстрации разных номеров LSN разными методами. а Для метода Штёбера. б Для метода обратной микроэмульсии c Для метода прямого помощника мицелл

Метод золь-геля

Золь-гель метод, также называемый методом Штёбера, представляет собой удобный и осуществимый метод получения монодисперсных наносфер кремнезема. Идеально для синтеза наносфер кремнезема, поскольку Стёбер [63] тщательно изучил синтез сфер кремнезема определенного размера в диапазоне 50 нм – 2 мкм с гидролизом алкоксисилана при аммиачном катализе. Гомогенные сферы из диоксида кремния с различными размерами (от 10 до нескольких сотен нанометров) можно легко получить, контролируя условия синтеза, такие как отношение этанола к воде, количество аммиака и температуру с помощью золь-гелевого метода. Используя метод Штёбера, Ван Блаадерен и А. Врий Ленгмюр успешно синтезировали диоксид кремния, легированный красителем (FITC), добавив (APS) в реакционную систему [21]. С аминогруппой из APS сферы диоксида кремния легко улавливали FITC, как показано на фиг. 11a. До сих пор, помимо красителей, многие другие материалы были связаны с кремнеземом с помощью метода Штёбера. Луис М. Лиз-Марзан и др. усовершенствовал метод Штёбера и синтезировал частицы ядра-оболочки золото-кремнезем с использованием (3-аминопропил) -триметоксисилана (APTS) в качестве поверхностно-активного вещества [64]. В сочетании с золотым сердечником APTES обеспечивает химическую перемычку для инкапсуляции диоксида кремния. Щелочные условия приводят к образованию гомогенных сфер диоксида кремния, как популярная система Штёбера, и катализируемый кислотой гидролиз алкоксисилана также является возможным методом инкапсуляции люминесцентных красителей в диоксид кремния [65].

На основе метода Штёбера синтезирован новый вид LSN. Lingang Yang et al. [50] успешно синтезировали кристаллический кремнезем методом Штёбера на основе π-π-стэкинга винильных групп. Прогресс компании Stöber с использованием винилтриэтоксисилана (VTES) в качестве прекурсора, нейтрализация соляной кислотой, вакуумная перегонка для удаления растворителя и экстракция с использованием тетрагидрофурана - все это процедуры для нанокристаллов кремнезема (OSNC). Были синтезированы три OSNC с одинаковой кристаллической структурой, но разных размеров, как показано на рис. 12d-f. Размеры кремнийорганических нанокристаллов (OSNC) постепенно увеличиваются из-за увеличения VTES. В результате они показали разные люминесцентные свойства, как показано на рис. 12g, h (синий, зеленый и красный в УФ-свете). OSNC были охарактеризованы как обладающие хорошей фотостабильностью и стабильностью pH. Представлен эпитаксиальный рост винильных групп в кубической кристаллической структуре алмаза за счет π-π-стэкинга. Упорядоченно уложенные виниловые группы в конечном итоге образуют большую π-сопряженную систему с флуоресценцией после квантового ограничения. Эти OSNC обладали большим потенциалом в оптических полях благодаря характеристикам кремнезема, которые предоставили новый подход к получению самолюминесцентных кремнеземных материалов.

Характеристики OSNC: a - c как изображения ТЕА и d - е как изображения просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HRTEM). г Фотографии образцов ОСНК при УФ-освещении. ч Распределение на диаграмме цветности Международной комиссии по освещению (CIE) [50]

Метод обратной микроэмульсии

Метод Штёбера - простой и удобный метод синтеза LSN, но условия реакции и исходные частицы, которые не контролируются, накладывают ограничения на люминесцентные красители. Чтобы преодолеть такие ограничения, Багве и Хилар [66] ввели микроэмульсионную систему вода-в-масле [67] во время синтеза серебра, покрытого нанокомпозитами кремнезема (рис. 11b). Исходный щелочной водный раствор наночастиц серебра с ТЭОС был инкапсулирован в каплю воды с помощью ПАВ. Процесс гидролиза TEOS был таким же, как и у метода Штёбера. Но весь прогресс был ограничен каплями воды, окруженными поверхностно-активными веществами, что привело к хорошо контролируемой системе и монодисперсным наночастицам диоксида кремния. Размер диоксида кремния хорошо контролировался путем выбора различных поверхностно-активных веществ, растворителей и изменения соотношения поверхностно-активного вещества к воде. Когда флуорофоры водорастворимы, легко сформировать гомогенный слой диоксида кремния на поверхности внутри молекул в капле. Nianfang Wang et al. [46] синтезировали люминесцентные наночастицы CdS / CdSe / CdS, покрытые диоксидом кремния, методом обратной микроэмульсии. На рисунке 13 показаны ПЭМ-изображения синтетических квантовых точек и квантовых точек @ SiO ₂ . . Защищенные КТ показали отличную кислотную и термическую стабильность. Это обеспечило возможность дальнейшей модификации для удовлетворения особых требований к приложениям.

ПЭМ-изображения КТ ядра / оболочки CdSe / CdS с тонкой оболочкой CdS ( a ) и после покрытия кремнеземом CdSe / CdS @ SiO ₂ ( д ); КТ с ядром / оболочкой CdSe / CdS с оболочкой CdS ( b ) и после покрытия кремнеземом CdSe / CdS @ SiO ₂ ( е ); QD ядра / оболочки CdS / CdSe / CdS ( c ) и после покрытия кремнеземом CdS / CdSe / CdS @ SiO ₂ ( е ) [46]

Direct Micelles Assistant Method

Reverse microemulsion method require the water-soluble luminescence dyes. Inversely, liposoluble initial micelles are the major features of direct micelle method, and the hydrolysis progress takes place around of the micelles (Fig. 11c). A precursor is indispensable for the agglomeration of silica. As a common progress, the luminescent dye is modified with the silane coupling agent, such as APS, to form the assistant micelles. The initial modified micelles ensure that the TEOS condensation occurs around them. Using Rhodamine B conjugated to APTES as the original micelle, Kumar et al. [26] successfully synthesized Rhodamine-conjugated organically modified silica nanoparticles in oil in water system and modified them with different function groups (such as sulfhydryl, amino, and carbonyl) which can be used as cell fluorescence probe.

The role of the surfactant is not only reflected in the silica synthesis but also in the synthesis of mesoporous silica. A common method of synthesizing mesoporous silica is calcination. Large specific surface area and modifiable surfaces make the mesoporous silica nanoparticles perfect carriers. In addition to the known application value in the field of medical drug loading, it also has important application prospects in the field of loading phosphors. Li Wang et al. [68] mixed up CDs with hollow mesoporous silica microspheres with good photochemical stability which can be used for oxygen detection in the whole range. Mesoporous structure makes them unique. Bin Xie et al. [69] incorporated the CdSe/ZnS core-shell QDs into mesoporous silica microspheres by a swelling and evaporation method. Coated with a mesoporous silica layer on the surface of Gd₂ О ₃ :Eu phosphors via modified Stöber method is also feasible according to the Ali Aldalbahi et al. [70]. Because of the encapsulation of silica, the modified Gd₂ О ₃ :Eu nanoparticles showed excellent solubility and biocompatibility.

Other Methods

There are also other methods to synthesize LSNs such as chemical vapor deposition (CVD) [71], hydrothermal method [51], and amino acid-catalyzed seed regrowth technique [72, 73].

Lianzhen Cao et al. [71] synthesized SiC/SiO₂ by CVD and thermal annealing processes. Si was used to coat on the SiC core by thermal CVD and then SiO₂ shell was obtained after oxidizing. The annealed SiC/SiO₂ nanoparticles showed narrow luminescence in the blue-green region. The synthetic method provided a new way to synthesize core-shell nanomaterials.

Chandra et al. [51] synthesized smaller fluorescent silica nanoparticles (1 to 2 nm) with silicon tetrabromide (SiBr₄ ) and APTS. Heating to 200 °C in an autoclave was the core step of the whole reaction. The final products were obtained after further purification including dialysis and centrifugation. The silica nanoparticles emitted bright blue luminescence with a photoluminescence quantum yield around 34%. It was non-photobleaching and biocompatible at the same time.

Surface modification makes the LSNs more tunable for complex application [74]. Silane coupling agents are the most common chemical methods as it mentions before. Abundant hydroxyl groups provide reaction sites for further modifications. Junqiang Wang et al. synthesized silica modified CeO₂ ammonia sensor with high gas response due to hydroxyl groups [75]. After hydrolysis and condensation, silane coupling agents with different function groups bond on the surface of silica. Superhydrophobic silica was synthesized with the condensation of VTES (-CH=CH₂ ) [76]. Ming Ma et al. grafted PEGMA and DMEAA on the surface by RAFT polymerization based on the -NH₂ of APTS [77]. Surface modification can enhance their adaptability in complex environments and get improved luminescence properties with appropriate materials.

Among these methods, there are two main ideas to fabricate LSNs, namely the luminescent dyes are added directly into the reaction system when the silica resources start hydrolyzing, and that the luminescent dyes are established chemical bond with silica by other reagents such as silane coupling agents, either before or after silica network set up. It is necessary to select and design an appropriate synthetic route for LSNs with specific structures.

Applications of Luminescent Silica Nanoparticles

Light is the most intuitive tool for people to recognize the world. Luminescent materials with special emission can be directly used in many ways such as lighting, display, and so on. At the same time, changes in fluorescence intensity can reflect some important information. Compared with separate luminescent dyes, LSNs have improved performances in applications, since silica provides a stable matrix for the luminescent dye. It provides an effective way for multifunction at the same time [6]. LSNs with multifunction and tunable surface have great application prospects and development potential in biology, lighting, and sensors.

Biolabeling and Medicine

LSNs have great application value in biology. Non-toxicity is a fundamental requirement for medical field, especially in vivo [78]. The fact that the common luminescent dyes are often toxic limits their clinical application [79]. Silica, a favorite non-toxic modified material, is a good solution to elimination of toxicity. Toxicity of silica nanoparticles (20–200 nm) were also carefully studied by In-Yong Kim et al. [80]. Size, dose, and cell type-dependent cytotoxicity were the issues in their research. Although high dose can cause a disproportionate decrease in cell viability, the silica nanospheres with 60 nm showed their good biocompatibility up to 10 μg/ml. Different cells had different tolerance to silica nanoparticles which indicated that it was necessary to have substantial tests before clinical tests. Although inhalation of silica particles can cause acute and chronic diseases including silicosis [81], silica still has potential in biological application at the nanoscale. The toxicity of luminescent silica nanoparticles to living cells was studied in detail by Yuhui Jin et al. [38]. From the DNA level to the cell level, the toxicity of RuBpy-doped LSNs were carefully tested. At a certain concentration, the results showed that the dye-doped luminescent silica nanoparticles were non-toxic to the targeted DNA and cells, which indicate that LSNs are a good solution to the non-toxic modification. Xiqi Zhang et al. [27] encapsulated AIE dye (An18, derivatized from 9, 10-distyrylanthracene with an alkoxyl endgroup) into the silica nanoparticles via a one-pot modified Stöber method. Coated with silica lead to an enhanced fluorescence intensity, good water solubility, and non-toxicity to living cells which made the An18-SiO₂ NPs had a potential for biomedical application.

LSNs have great application value in diagnosis and biolabeling. For hybrid imaging contrast agents, Dong Kee Yi et al. [48] combined magnetic particles (MPs) Fe₂ О ₃ with QDs (CdSe) and encapsulated them in silica shell by reverse microemulsion method. The nanostructures of MPs with QDs are clearly showed in Fig. 14. Magnetic resonance imaging (MRI) is an effective method for disease detection, especially for cancer. The advantages of feasible usage, low cost, and accurate diagnosis make it more popular as a diagnostic tool [7]. The nanocomposites can be used as both optical and MRI contrast agents. It is worth mentioning that the presence of CdSe increased the effective magnetic anisotropy of the γ-Fe₂ О ₃ -containg particles. This is a good attempt, but the low quantum yield (SiO₂ /MP-QD 1.1% to CdSe 11.4%) limits the actual effect. Willam J. Rieter et al. [39] also synthesized the same multifunctional nanocomposites. What is different is that [Ru (bpy)₃ ] Cl₂ was chosen as the luminescent core and the paramagnetic Gd complex was coated on the luminescent core by water-in-oil reverse microemulsion method. The nanocomposites were finally embedded in silica in the same way. The results of Fig. 15 proved that hybrid silica nanoparticles had good optical and MRI performances in biological imaging. Mesoporous silica nanospheres doped with europium (Eu-MSN) were obtained by Mengchao Shi et al. [32]. Nanoscale size (280–300 nm) and fluorescent property were the basic for an ideal biolabeling material. They found that Eu-MSNs had a positive influence on osteogenesis and angiogenesis-induction. By promoting proper response of macrophages and the expression of relevant genes, the defect of bone replaced by new bone and the healing process of skin wound can accelerate with Eu-MSNs. Besides the function of biolabeling, the LSNs showed the potential in tissue repair. LSNs can achieve the target binding effect by modifying the special group. In Duarte’s work [33], organosilane Bpy-Si was chosen as a ligand of Eu complex for the further reaction with silica. SiO ₂ -[Eu (TTA)₃ (Bpy-Si)] nanoparticles were obtained with a uniform size (28 ± 2 nm). With a further modification of an amino acid spacer and an anchor group (anti-Escherichia coli , IgG1), the functionalized silica had the specific bonding with E . coli бактерии. It was easy to get the distribution of E . coli bacteria with luminescence. The bio-multifunction of LSNs was also carefully studied by Laranjeira et al. [82]. Gadolinium (Gd) composites with unique magnetic properties have potential in MRI contrast agents but Gd3+ ions are toxic in humans especially in kidneys and pancreas. GdOHCO₃ nanoparticles were chosen as the MRI contrast core and coated with silica layer via Stöber method. With the silica coating, the Gd composite (SiGdOHCO₃ ) had the same brightness of MRI contrast images but no degradation at designed pH values (5.5, 6.0, and 7.4). And SiGdOHCO₃ had little effect on human fibroblasts according to the cell proliferation assay which indicated an excellent biocompatibility. Silica provides a more stable environment and further possible modification for GdOHCO₃ without affecting MRI performance. By diverse micelles method, Atabaev et al. [83] synthesized Gd₂ О ₃ :Tb ³⁺ ,Eu ³⁺ @SiO ₂ nanoparticles which can be used as both MRI contrast and fluorescence agents in vivo. The above two examples perfectly reflected the role of LSNs in multifunction with the silica platform.

а Изображение TEM и b HRTEM image of SiO₂ /MP-QD nanoparticles [48]

The imaging results of monocyte cells with a optical microscopic, b laser scanning confocal fluorescence, c , d the images of monocyte cells with MR:left for unlabeled monocyte cells and right for hybrid silica nanoparticles labeled monocyte cells, e flow cytometric results of blank and hybrid silica nanoparticles-labeled monocyte cells, and f the cell viability with different amount of hybrid silica nanoparticles [39]

LSNs have great application value in drug delivery. Hongmin Chen synthesized luminescent mesoporous silica nanoparticles biofunctionalized by targeting motifs, which makes them applicable in drug delivery [47]. They first prepared APS-containing mesoporous silica particles, and subjected the products to calcination at 400 for 2 h. They synthesized mesoporous silica by the help of cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB). There were luminescent carbon dots in the silica matrix after calcination. The fluorescence intensity was at the maximum when the particles were excited at 380 nm. The target selectivity of FL-SiO₂ was achieved by surface modification of RGD peptide with the help of APS. They also studied the RGD-FL-SiO₂ loading and release of doxorubicin (Dox). After calcination, fluorescent mesoporous silica (FL-SiO₂ ) can still load Dox effectively. The porous structure was not affected by calcination. They found that RGD-FL-SiO₂ had good luminescent effect especially around the blood vessels of tumor in vivo imaging studies. Интегрин α _v β ₃ of the tumor was the key of the interactions. Although there are many excellent attempts to apply LSNs to medicine but less successful clinical tests in human beings means that there is still a long way to go for the real medicine applications.

Light-Emitting Devices

Due to their special emitting features, LSNs also play a vital role in light emission fields including the field emission- and liquid crystal-based display technologies [84]. WLEDs have received recent attention for their broad applications including general illumination and displays. Tunable color, high color purity, and luminescence efficiency are in line with the requirements of light-emitting diodes (LEDs) [85]. Quantum dot-based light-emitting diodes (QD-LEDs) have demonstrated recently, and may offer many advantages over conventional LED and organic light-emitting diodes (OLEDs) technologies in terms of color purity, stability, and production cost, while still achieving similar levels of efficiency. In order to improve the performances of polymer dots (Pdots) as WLED phosphors, Kaiwen Chang et al. [49] introduced some Pdots with different emission wavelength into the Stöber system to get encapsulated. The silica-encapsulated Pdots showed the same luminescence properties but markedly enhanced photostability.

To reduce the manufacturing complexity required for achieving full-color displays, it is more desirable to use a common device structure to achieve high efficiency for three primary colors (blue, green, and red). QDs have been widely used in display field because of its unique luminescent properties, such as high luminescent intensity, narrow emission spectra, and tunable emission. Chun Sun et al. [34] synthesized the perovskite QDs, CsPbBr₃ , as the light-emitting core of WLEDS. Only the perovskite QDs are not enough for a LED device since photostability and stability are necessary for an optical device under long-time work and elevated temperature. There are anion-exchange reactions between different halide QD nanoparticles which would widen the narrow emission spectrum. QD/silica composite were fabricated in APS to avoid oxidation and decomposition. So they used APTES as the QDs’ capping agent and improved the silica coating process to avoid the decomposition of the QDs. Green and red QD/silica composites were synthesized and a WLED was obtained by the combination of the composites with a blue LED chip. The WLED had good performances with great air stability as depicted in Fig. 16.

The optical performances of the WLED:a the emission spectra, b the CIE color coordinates and the color triangle of WLED (red dashed line) with the NTSC TV standard (black dashed line), c the power efficiency, and d emission spectra after working for a while [34]

LSNs can keep good dispersion, brightness, and photostability of QDs. Hung-Chia Wang et al. [35] provided a new composite method for QDs and silica (Fig. 17). By mixing the QDs with mesoporous silica powder of which pore size was bigger than that of QDs in non-polar solution, mesoporous silica green PQD nanocomposite was obtained after washing and drying. The quantum dot showed better thermal stability and photostability after composited with silica. On the other hand, QDs are a typical kind of aggregation-caused quenching (ACQ) nanoparticles, which means that it is necessary to keep a good dispersion to get a good brightness and photostability. Kai Jiang et al. [86] synthesized carbon dots with red, green, and blue luminescence with phenylenediamines as precursors to enhance luminescence properties as solution and poly (vinylalcohol) (PVA) film. But it would exist quenching effect as solid-state CDs which was fatal for LED devices owing to aggregation and the result Förster resonance energy transfer (FRET). To avoid the dispersion and the resulting FRET phenomenon, Junli Wang et al. [36] embedded carbon dots into silica matrix (Fig. 18) by dispersing carbon dots into the N -(3-(trimethoxysilyl)propyl) ethylenediamine (KH-792) and heating to form a homogenous CD/silica film. A white LED was fabricated by drying the CD/silica solution on the inner wall. By the assistant of silica, CDs were well dispersed with an appropriate distance without quenching which improve the performance as powders. Figure 18 showed the emission spectra and performance in WLED. And the CIE coordinates (0.44, 0.42) and correlated color temperature (CCT) (2951 K) suggested that it was suitable for indoor illumination.

а The formation progress of MP-CsPbBr3PQDs. б The luminescence intensity and the color triangle of WLED [35]

The performance of WLED showed as a the emission spectrum and b for CIE chromaticity and CCT [36]

Sensors

Luminescent silica showed the excellent performances on static luminescent materials, such as biolabeling and WLED phosphors. All these were based on their unique and stable optical properties. When it came to dynamic luminescent materials, LSNs also display the same wonder [9]. The luminescent sensors of pH [28], ions [87], and temperature [40] are following as representatives.

pH value have great influence on the luminescence intensity which inspires luminescent pH sensor. In the same principle as ref. [22], Atabaev et al. synthesized the same ratiometric pH sensor [28]. FITC was chosen as the pH-dependent luminescence dye and Y₂ О ₃ :Eu ³⁺ as pH stable dye. With the Stöber coating of silica, Y₂ О ₃ :Eu ³⁺ @SiO ₂ with FITC composite NPs were successfully synthesized. The change of pH was reflected by the ratio of fluorescence intensity (I _FITC / Я _Y2O3:Eu3+ ). The standard dye led to a less influence of concentration and a more accurate result.

LSNs can also be used as ions sensors. Based on the changes of luminescence intensity with the measured physical quantity, LSNs have been applied to many sensor fields by the environment-dependent effect of the luminescence. Quenching effect is an effective detective tool to detect the changes of quenching factors such as ions and pH value with external quenching mechanisms such as FRET and photoinduced electron-transfer (PET) [9]. Sensors for metal ions are important fields whether in cells or open system. Won Cho et al. [37] synthesized europium (III) coordination polymer (EuCP) and found the specific quenching effect of Cu ²⁺ (Fig. 19). In view of this fact, they synthesized silica@EuCP microsphere which have the same sensitivity on Cu ²⁺ with less mass of europium. As an auxiliary material, silica can effectively reduce the amount of sensor materials. Both of them have their unique situations. Besides quenching effect, there are some different effects which can be used in the fields of sensors. 2,2-Dipicolylamine (DPA) and its derivatives have good affinity to heavy ions. And enhanced luminescence effect would happen after chelated with heavy ions. Yu Ding et al. [29] modified silica spheres with N , N ′-bis (pyridine-2-ylmethyl)ethane-1,2-diamine (Fig. 20). The concentration of heavy ions (Cd ²⁺ Hg ²⁺ и Pb ²⁺ ) in samples can be determined by the change of fluorescence intensity. The test in real water samples and simulated biological samples confirmed the heavy metal ions-binding ability and the detection which has application prospects in the water monitoring and so on.

а Confocal microscopy and OM (inset) images of silica@EuCP microspheres. б Luminescence spectra with different Cu (NO₃ ) ₂ in MeCN; luminescence intensity changes (c ) and photograph (d ) with different metal ion solutions (5 mM) [37]

The formation and sensing progress scheme of sensitive fluorescent sensor (FSCHP) [29]

Temperature sensors are also important applications of LSNs. Temperature is a basic variable in most science fields. The temperature dependence of radiative and non-radiative transition rates is the core content of temperature sensing which makes it possible for luminescence temperature sensing, with the contactless and large-scale advantages [9]. However, in order to be applied in practice, their stability is crucial as the environment of application is more complex than of that of experiment condition. Silica is an ideal matrix to improve their performance for application. Mirenda et al. [40] synthesized silica as the core and then TEOS was hydrolyzed with Ru (bpy)₃ Cl ₂ to form the Ru (bpy)₃ @SiO ₂ НП. The emission spectra of Ru (bpy)₃ @SiO ₂ NPs (Fig. 21) showed that the intensity of Ru (bpy)₃ @SiO ₂ NPs decreased linearly as the temperature rising as the result of the activated non-radiative ³ d-d state (20–60 °C, λ_exc  = 463 nm). The polyethyleneimine (PEI)-modified glass with Ru (bpy)₃ @SiO ₂ NPs showed the same trend as the NPs which proved that the potential as the temperature sensing. With cycling the temperature between 20 and 60 °C, the relative slope decreased until the seventh cycle which meant that it is necessary to condition to obtain the stable sensing materials. The influence of temperature on probes is complicated. So it is necessary to research the temperature-dependent luminescence of the probes to know how to apply it into temperature sensors. Temperature is a fundamental variable that governs diverse intracellular chemical and physical interactions in the life cycle of biological cells. The change of temperature reflects the level of cell metabolism. GdVO₄ co-doped with Er ³⁺ (1 mol%) and Yb ³⁺ (1 mol%) has the potential to apply as the temperature sensor. To improve their performance as temperature sensor, Savchuk et al. [41] coated silica shell on the nanoparticles surface by Stöber method. The fluorescence intensity ratio (FIR) of Er, Yb:GdVO₄ , Я ₅₂₀ / Я ₅₅₀ , had a certain linear relationship with temperature in the range from 297 to 343 K after excitation at 980 nm. And the probes got enhanced thermal sensitivity, high thermal resolution and good stability in different solvents. And the result of the ex vivo experiment to monitor temperature evolution with the special sensor showed in Fig. 22 proved that Er, Yb:GdVO₄ @SiO ₂ core-shell nanoparticles had a good thermal resolution as the temperature sensor in biomedical applications.

а PL spectra of Ru (bpy)₃ @SiO ₂ under different temperature. б The peak intensity changes as a function of temperature [40]

а Я ₅₂₀ / Я ₅₅₀ with different temperature for Er, Yb:GdVO₄ and Er, Yb:GdVO₄ @SiO ₂ . б The sketch map for the ex vivo temperature determination experiment. c The results of the temporal evolution of temperature for the Er, Yb:GdVO₄ @SiO ₂ and a thermoresistor Pt-100 [41]

Заключение

In this article, LSNs with various functions demonstrate that silica is an ideal host material for luminescent dyes. The visualization of related parameters is the most special feature of luminescent dyes. Various luminescent materials have their own advantages but there are still some defects which limit their applications. Improved brightness, photostability, and thermal stability are the advantages of LSNs with the protection of silica. At the same time, it provides phosphors with a versatile platform which makes it possible to become multifunctional and specially modified. Excellent performance, adjustable adaptability, and potential versatility broaden the applications of fluorescent materials. LSNs have great potential in many unmentioned fields such as solar cells and photocatalysts. However, there is still a long way to apply LSNs to the actual species. Poor selectivity and low signal-to-noise ratio in complex conditions are factors that constrain LSNs for the practical applications which need to be further studied. Defined distances between phosphors and LSPR metal deserve more investigations to get the positive effect. Many new luminescent materials with excellent luminescence properties have been developed which means that it is necessary to improve the traditional synthetic methods to obtain LSNs. Silica is a traditional modified material but LSNs still have great potential for development.

Сокращения

ACQ:

Aggregation-caused quenching

AIEgen:

Aggregation-induced emission luminogens

AMP:

Adenosine 5′-monophosphate

An18:

An aggregation-induced emission-based organic fluorogen derivatized from 9,10-distyrylanthracene with alkoxyl endgroup

APS:

(3-аминопропил) триэтоксисилан

APTES:

3-Aminopropyltriethoxysilane

APTS:

(3-Aminopropyl)trimethoxysilane

B:

Blue

BAM:

Bio-anchored membrane

CCT:

Corresponding correlated color temperature

компакт-диски:

Углеродные точки

CDSP:

Carbon dot-silica- phosphor composite

CIE:

Commission Internationale de l’Eclairage

CLSM:

Confocal laser scanning microscope

CRI:

Color rendering index

CTAB:

Cetyltrimethyl ammonium bromide

CVD:

Химическое осаждение из паровой фазы

DDT:

1-Dodecanethiol

Dox:

Доксорубицин

DPA:

2,2-Dipicolylamine

F127:

Poly (ethylene glycol)-block-poly (propylene glycol)-block-poly (ethylene glycol)

FIR:

Fluorescence intensity ratio

FITC:

Fluorescein isothiocyanate

FL-SiO₂ :

Fluorescent mesoporous silica

FRET:

Förster resonance energy transfer

FSCHP:

Sensitive fluorescent sensor

FSNP:

Fluorescent silica nanoparticle

G:

Green

H:

The ratio of water/TEOS

HPTS:

8-Hydroxypyrene-1,3,6-tresulfonic acid

HRTEM:

Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения

IgG1:

Anti-Escherichia coli

KH-792:

N-(3-(trimethoxysiyl)propyl)ethylenediamine

LEDs:

Ligh-emitting diodes

LSN:

Luminescent silica nanoparticle

LSPR:

Local surface plasmon resonance

MPS:

3-Mercaptopropyltrimethoxysilane

MPs:

Magnetic particles

MQDs:

Magnetic quantum dots

МРТ:

Магнитно-резонансная томография

MTT:

Methyl tetrazolium

NIR:

Ближний инфракрасный порт

NTSC:

National Television System Committee

OLED:

Органические светодиоды

OSNC:

Organosilica nanocrystal

OTES:

n-Octyltriethoxysilane

PBS:

Физиологический раствор с фосфатным буфером

Pdots:

Polymer dots

PEI:

Polyethyleneimine

ПЭТ:

Photoinduced electron transfer

PVA:

Poly (vinylalcohol)

PVIS:

Poly (1-vinylimidazole-co-vinyltrimethoxysilane)

QD655:

A kind of commercial quantum dots

QD-LEDs:

Quantum dot-based light-emitting diodes

QD:

Квантовые точки

R:

Red

R:

The ratio of water/surfactant

RBL-2H3:

Rat basophilic leukemia mast cells

SEM:

Сканирующий электронный микроскоп

ТЕМ:

Просвечивающий электронный микроскоп

TEOS:

Тетраэтоксисилан

TPETPAFN:

A typical fluorogen consisting of two tetraphenylethylene pendants and an intramolecular charge transfer core

TRITC:

Tetramethylrhodamine isothiocyanate

UC:

Upconversion

UCNP:

Upconversion nanoparticles

UCNPs@SiO2@EuTP:

NaGdF4:Yb,Er@SiO2@Eu (TTA)3Phen

UV:

Ультрафиолет

VTES:

Vinyltriethoxysilane

WLED:

White light-emitting diode