Highly photochemically stable nanoparticles, in which upconversion luminescence can be excited – so-called upconversion nanocrystals (UC-NCs) – exhibit widely separated (up to 500 nm) narrow luminescence bands in the visible (VIS) region located far from the excitation near-infrared (NIR) laser radiation, and thus can be more easily identified compared to organic luminophores and semiconductor nanoparticles. Due to a deep penetration of exciting infrared (IR) radiation, the absence of parasitic fluorescence of biomolecules and the absence of phototoxicity and photobleaching upon near IR excitation, UC-NCs can be efficiently used as fluorescent probes in biological studies and fluorescence diagnostics (FD). The doping of such nanoparticles with GdWe studied the upconversion characteristics of inorganic nanoparticles made of different materials doped with rare-earth ion (REI) pairs YbBased on the results obtained, the matrix LaThe investigated complex polycrystalline oxide compounds are promising as diagnostic agents for biological tissues visualization by fluorescence, light scattering, and nuclear magnetic resonance imaging.

The short-wave infrared region (SWIR) is promising for deep-tissue visualization and temperature sensing due to higher penetration depth and reduced scattering of radiation. However, the strong quenching of luminescence in biological media and low thermal sensitivity of nanothermometers in this region are major drawbacks that limit their practical application. Nanoparticles doped with rare-earth ions are widely used as thermal sensors operating in the SWIR region through the luminescence intensity ratio (LIR) approach. In this study, the effect of the shell on the sensitivity of temperature determination using NaGdF₄ nanoparticles doped with rare-earth ions (REI) Yb³⁺, Ho³⁺, and Er³⁺ coated with an inert NaYF₄ shell was investigated. We found that coating the nanoparticles with a shell significantly increases the intensity of luminescence in the SWIR range, prevents water from quenching luminescence, and decreases the temperature of laser-induced heating. Thermometry in the SWIR spectral region was demonstrated using synthesized nanoparticles in dry powder and in water. The core-shell nanoparticles obtained had intense luminescence and made it possible to determine temperatures in the range of 20–40 °C. The relative thermal sensitivity of core-shell NPs was 0.68% °C⁻¹ in water and 4.2% °C⁻¹ in dry powder.

Работа посвящена исследованию кинетики фотолюминесценции коллоидных растворов молекулярных нанокристаллов фталоцианина алюминия при различных pH и при взаимодействии с иммунокомпетентными клетками (макрофагами). Изучение кинетики проводилось при помощи системы регистрации, основанной на стрик-камере с пикосекундным разрешением (до 15 пс) C10627-13 Hamamatsu Photonics, сопряженной с волоконно-оптическим спектрометром, при пикосекундном лазерном возбуждении. В ходе эксперимента было зафиксировано изменение кинетики затухания флуоресценции, выраженное в появлении дополнительных компонент времен жизни флуоресценции. Количество компонент и длительность времени жизни изменялись при взаимодействии с клетками и в зависимости от pH. Так, при pH 2 было зафиксировано наличие двух времён жизни флуоресценции: 5 нс, что соответствует молекулярной форме в растворе, и 1,5 нс, что соответствует связанному состоянию молекулы фталоцианина. Так как кроме наночастиц в растворе других возможных объектов связывания нет, то, с большой степенью достоверности, можно предположить, что связывание происходит именно с наночастицами. Исследование времени жизни флуоресценции наночастиц фталоцианина алюминия в макрофагах показало наличие двух компонент порядка 9 нс и 4,5 нс. Была предложена модель перехода поверхностных молекул фталоцианина алюминия из пара- в ортоположение относительно поверхности кристаллической наночастицы.