Upconverting nanoparticle based optical sensor for carbon dioxide

Ali, Reham; Saleh, Sayed M.; Meier, Robert J.; Azab, Hassan A.; Abdelgawad, Ibraheim I.; Wolfbeis, Otto S.

doi:10.1016/j.snb.2010.07.031

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“…UCNPs in Sensorfilmen wurden zur vollständig reversiblen Beobachtung von Ammoniak, [235] Kohlendioxid, [236] Sauerstoff, [237] pH-Wert [238] und Schwermetallionen [66,239] in Echtzeit eingesetzt. UCNPs werden zwar nicht direkt von Analyten beeinflusst, kçnnen aber als Nanolichtquellen fungieren, deren Emission durch einen zugesetzten Indikator verändert wird.…”

Section: Chemische Mehrfachsensorenunclassified

Photonen aufkonvertierende Nanopartikel zur optischen Codierung und zum Multiplexing von Zellen, Biomolekülen und Mikrosphären

Gorris

Wolfbeis

2013

Angewandte Chemie

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Photonen aufkonvertierende Nanopartikel (photon upconverting nanoparticles, UCNPs) sind Lanthanoid‐dotierte Nanokristalle, die unter Nahinfrarotanregung sichtbares Licht emittieren (Anti‐Stokes‐Emission). Diese einzigartige optische Eigenschaft schließt Hintergrundfluoreszenz und Lichtstreuung durch biologisches Material aus. Ein weiteres Kennzeichen der UCNPs ist die Emission von mehreren schmalen Emissionslinien, was neue Wege für die optische Codierung bereitet. Eindeutige Emissionssignaturen können erzielt werden, indem man die Mehrfachemission der UCNPs durch die Zusammensetzung der Dotanden oder durch eine Oberflächenmodifikation mit Farbstoffen einstellt. Wenn nur die Intensität einer Emissionslinie justiert wird, während eine weitere Emissionslinie als konstantes Referenzsignal fungiert, können ratiometrische Codes entwickelt werden, die unabhängig von Schwankungen der absoluten Signalintensitäten sind. Die Kombination mehrerer UCNPs, die jeweils durch ihre Kennung aus Emissionslinien eindeutig identifizierbar sind, erhöht den Umfang der Codierungen exponentiell und schafft so die Voraussetzungen zur Steigerung der Mehrfachdetektion von Analyten. Dieser Aufsatz zeigt das Potenzial der UCNPs zur Markierung und Codierung von Biomolekülen, Mikrosphären und sogar ganzen Zellen auf.

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Section: Chemische Mehrfachsensorenunclassified

Photonen aufkonvertierende Nanopartikel zur optischen Codierung und zum Multiplexing von Zellen, Biomolekülen und Mikrosphären

Gorris

Wolfbeis

2013

Angewandte Chemie

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“…[466,467] In aktuellen Publikationen wird über die Anwendung einer Kombination von UCNPs und Dithienylethen (DTE) für optische Speicheranwendungen und photochrome Schalter diskutiert. [238,363,459] ,Tm 3+ entwickelt.…”

Section: Weitere Anwendungenunclassified

Nanopartikel für die Aufwärtskonversion

2011

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Mit Upconversion (UC, Aufwärtskonversion) werden nichtlineare optische Prozesse beschrieben, bei denen die aufeinander folgende Absorption von zwei oder mehr Photonen mit vergleichsweise großer Wellenlänge zur Emission von Strahlung mit kürzerer Wellenlänge (Emission vom anti‐Stokes‐Typ) führt. Im Unterschied zu anderen Emissionen auf Basis einer Mehrphotonenabsorption können UC‐Prozesse auch mit niedrigen Energiedichten effizient angeregt werden. Die effizientesten heute bekannten UC‐Prozesse werden in Seltenerd‐dotierten Festkörperverbindungen beobachtet. Die Forschungen auf dem Gebiet nanokristalliner Materialien führten schließlich zur Entwicklung von Synthesemethoden für kleine, hocheffiziente UC‐Partikel mit enger Partikelgrößenverteilung, die transparente Lösungen in einer Vielzahl von Lösungsmitteln bilden. Mittlerweile gibt es Syntheserouten für qualitativ hochwertige UC‐Nanokristalle, die eine Steuerung von kolloidaler Löslichkeit, Partikelgröße, Kristallstruktur, optischen Eigenschaften und Partikelform ermöglichen. Zurzeit werden diese Partikel als vielversprechende Alternative zu organischen Fluorophoren und Halbleiternanopartikeln (“Quantenpunkten”) in der medizinischen Bildgebung diskutiert.

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“…Recently, UCLNPs have been employed as nanolamps for monitoring enzymatic reactions and for the determination of glucose and ethanol levels 17,18 . Optical chemical sensor films for pH, ammonia, CO 2 , cyanide anions, or metal ions have also been reported [19][20][21][22][23] . Very recently, UCLNPs with sensingfunctionalities for pH, mercury ions, and temperature were demonstrated [24][25][26][27] .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Composite particles with magnetic properties, near-infrared excitation, and far-red emission for luminescence-based oxygen sensing

et al. 2015

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Oxygen sensing, magnetic, and upconversion luminescence properties are combined in multi-functional composite particles prepared herein by a simple mixing, baking, and grinding procedure. Upconverting nanocrystals are used as an excitation source and an oxygen indicator with far-red emission. The composite particles are excited with near infrared (NIR) laser light (980 nm). The visible upconversion emission is converted into an oxygen concentration-dependent far-red emission (<750 nm) using an inert mediator dye and a platinated benzoporphyrin dye. This concept combines the advantages of NIR excitation and far-red emissive indicator dyes, offering minimized auto-fluorescence and enhanced membrane permeability. Additional functionality is obtained by incorporating magnetic nanoparticles into the composite particles, which enables easy manipulation and separation of the particles by the application of an external magnetic field.

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Upconverting nanoparticle based optical sensor for carbon dioxide

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Photonen aufkonvertierende Nanopartikel zur optischen Codierung und zum Multiplexing von Zellen, Biomolekülen und Mikrosphären

Photonen aufkonvertierende Nanopartikel zur optischen Codierung und zum Multiplexing von Zellen, Biomolekülen und Mikrosphären

Nanopartikel für die Aufwärtskonversion

Composite particles with magnetic properties, near-infrared excitation, and far-red emission for luminescence-based oxygen sensing

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