Illustration schématique de la stratégie de décodage à double excitation basée sur des nanocomposites hybrides pour la détection thermique en utilisant le rapport d'intensité de deux émissions à longueur d'onde identique comme paramètre thermométrique. Crédit :Groupe du Prof. CHEN Xueyuan
La nanothermométrie luminescente est une méthode non invasive de détection de température in vivo, ce qui est important dans les recherches en biologie et en nanomédecine.
Les méthodes traditionnelles de thermométrie ratiométrique utilisent généralement le rapport d'intensité de deux émissions non chevauchantes avec des réponses thermiques distinctes comme paramètre thermométrique. Cependant, ces méthodes souffrent d'une très faible précision dans la lecture de la température des tissus profonds.
Dans une étude publiée dans Sciences avancées, un groupe de recherche dirigé par le professeur Chen Xueyuan de l'Institut Fujian de recherche sur la structure de la matière (FJIRSM) de l'Académie chinoise des sciences a proposé une nouvelle stratégie de décodage à double excitation pour la détection thermique de haute précision.
Cette stratégie est basée sur des nanocomposites hybrides comprenant des points quantiques NIR auto-assemblés (QDs) et Nd 3+ nanocristaux de fluorure dopés (NCs), dans lequel le rapport d'intensité de deux émissions à une longueur d'onde identique est défini comme le paramètre thermométrique pour éviter les interférences délétères dues à l'atténuation des photons dépendant de la longueur d'onde et de la température dans le tissu.
Les chercheurs ont minutieusement conçu les nanocomposites hybrides composés de QD et de NC NIR pour acquérir le rapport d'intensité de deux émissions qui se chevauchent à 1057 nm attribuées aux QD et aux NC, respectivement, comme paramètre thermométrique sous une excitation de 808 nm.
Bénéficiant des propriétés d'absorption disparates entre les QD et les NC, les signaux d'émission qui se chevauchent pourraient être décodés facilement pour acquérir leur rapport d'intensité grâce à la stratégie de décodage à double excitation qui utilisait un autre faisceau laser de 830 nm suivant le même chemin optique que le laser de 808 nm pour exciter exclusivement les QD.
Par ailleurs, les chercheurs ont vérifié dans les expériences de preuve de concept ex vivo que, à une profondeur de détection de ~ 1,1 mm dans les tissus, une telle stratégie de décodage à double excitation était capable d'obtenir une lecture de température de haute précision avec une petite erreur de ~ 2,3 °C, proche de la résolution thermique des thermomètres (~ 1,8 °C).
Par contre, dans les mêmes conditions expérimentales, une erreur importante de ~ 43,0 °C s'est produite pour le mode de thermométrie ratiométrique traditionnel basé sur les émissions sans chevauchement à 1025 et 863 nm des QD et NC, respectivement.
La stratégie de détection thermique proposée peut minimiser les interférences délétères causées par l'atténuation des photons dépendant de la longueur d'onde dans les tissus.
