與傳統(tǒng)的分子熒光標(biāo)記材料（如熒光染料）相比，稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料不僅化學(xué)穩(wěn)定性高、熒光壽命長、潛在生物毒性低，而且由于采用近紅外光源激發(fā)具有較大的光穿透深度、無生物組織自熒光以及對(duì)生物組織幾乎無損傷等顯著優(yōu)點(diǎn)，在熒光生物檢測(cè)和成像等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。目前上轉(zhuǎn)換納米熒光標(biāo)記材料發(fā)展的瓶頸問題是其量子產(chǎn)率低。提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率、探索新型高效的上轉(zhuǎn)換納米熒光標(biāo)記材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)與努力的目標(biāo)，也是該類材料能否獲得實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。

　　在國家自然科學(xué)基金杰出青年和促進(jìn)海峽兩岸科技合作聯(lián)合基金、科技部“863”計(jì)劃和重大科學(xué)儀器開發(fā)項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等支持下，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元研究小組和結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃明東研究小組合作，首次采用熱分解的方法，通過高溫前驅(qū)體注射包覆合成了發(fā)光性能優(yōu)良的LiLuF4:Ln3+核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換納米晶。多層核殼包覆顯著提高了納米晶的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率，其中Er3+和Tm3+的絕對(duì)量子產(chǎn)率分別達(dá)到5.0%和7.6%，為目前已報(bào)道單分散稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米晶的最高值。特別地，該納米晶經(jīng)表面修飾后可作為上轉(zhuǎn)換熒光探針實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病標(biāo)志物的高靈敏特異性檢測(cè)。例如，上轉(zhuǎn)換異相檢測(cè)人絨毛膜促性腺激素 β 亞單位（β-hCG，一種重要的腫瘤標(biāo)志物）的檢測(cè)限達(dá)到3.8 ng/mL，與正常人血清中β-hCG的水平相當(dāng)。此外，該團(tuán)隊(duì)通過概念性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，表明LiLuF4納米探針是一種多功能生物標(biāo)記，可用于多模態(tài)生物成像如計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）成像和腫瘤細(xì)胞的上轉(zhuǎn)換熒光靶向成像。相關(guān)研究成果近期以卷首插畫（Frontispiece）的形式發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志（Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1252-1257），并被選為熱點(diǎn)論文。

　　此前，陳學(xué)元研究小組在基于稀土納米熒光探針的腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)方面取得了相關(guān)研究進(jìn)展（Coord. Chem. Rev., 2014,DOI: 10.1016/j.ccr.2013.11.017; Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6924）。例如利用超小CaF2:Ce3+/Tb3+納米熒光探針實(shí)現(xiàn)對(duì)一種人體腫瘤標(biāo)志物可溶性尿激酶受體（suPAR）的時(shí)間分辨熒光共振能量傳遞（TR-FRET）檢測(cè)（Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6671）。