可充电纳米火炬：余辉发光成像实时跟踪基于细胞的微型机器人

余辉发光纳米探针为活细胞成像开辟了新的可能性。正如一个研究小组在《Angewandte Chemie International Edition》杂志上报道的那样，他们的新“纳米火炬”在一次激发后可以持续发光10天以上

这使得微型机器人通过身体的路线可以实时跟踪。此外，它可以以非接触的方式用近红外光“充电”

巨噬细胞是重要的免疫细胞，“吃”细菌，并参与癌症细胞的处置。此外，它们可以吸收药物并将其转运到细胞中，包括肿瘤细胞。如果巨噬细胞吸收磁性纳米颗粒，它们可以被磁铁引导到体内的目标区域，如肿瘤。这使得巨噬细胞“微型机器人”能够减少与化疗相关的副作用

随着时间的推移，能够跟踪微型机器人在身体中的移动，这将是非常有用的。已经考虑了荧光成像技术，但是需要恒定的外部照射。这导致了由许多生物分子的自发荧光引起的高水平的背景噪声。此外，可见光和紫外线穿过组织进入组织所需的有限穿透深度限制了检测深度

一种替代方案可以是使用可以在手术前照射并产生余辉的探针。然而，具有持久余辉的无机纳米颗粒存在重金属离子泄漏的风险；而有机化合物仅发光很短时间，不能被重复激发

中国科学院深圳高级技术研究所的一个团队与土耳其科大合作开发了一种“可充电纳米火炬”。它由多种成分组成：发光有机分子前体的纳米颗粒、光敏剂（亚甲基蓝的疏水类似物）和配备有细胞穿透肽的聚乙二醇

光敏剂吸收近红外光并激发周围的氧分子。然后，这种高反应性的单线态氧与前体结合，形成二氧杂环丁烷基团，这是一个由两个氧和两个碳原子组成的四元环。这会发生重排，释放出所需的发光分子，并通过发光释放多余的能量。在最初的照射之后，纳米炬继续发光十天

一旦耗尽，纳米炬可以“远程”充电，并通过近红外光的外部辐射再次发光，近红外光可以多次深入组织。这需要选择光敏剂和发光分子前体的相对量，使得每次照射仅激活一些前体。这允许在更长的时间内成像

由张鹏飞、龚平和蔡林涛领导的中国团队与由Safacan Kolemen领导的土耳其团队合作，将这些新的纳米火炬引入基于巨噬细胞的微型机器人，并能够通过发光信号实时沿着磁体引导的路径穿过小鼠身体