Published April 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Lanthanide doped nanoheaters with reliable and absolute temperature feedback
Creators
- 1. Autonomous University of Madrid
- 2. Centre de Recherches et des Technologies des Eaux
- 3. Instituto Ramón y Cajal de Investigación Sanitaria
- 4. Universidad Complutense de Madrid
- 5. Harbin Institute of Technology
Description
The development of selective and controlled photo-thermal therapies requires luminescent nanoparticles capable of simultaneous heating and contactless thermal sensing. Until now, thermal therapies have suffered from a lack of control over the absolute temperature of the treated tissue because the nanothermometers used for thermal feedback, based on a spectral analysis of emitted radiation, were affected by the inhomogeneous extinction of the tissues. This work shows how this deficiency can be overcome by using core-shell-shell nanostructures doped with lanthanide ions (Nd3+ and Yb3+). Thermal reading was achieved from the analysis of the Yb3+ luminescence lifetime whereas simultaneous heating was achieved thanks to the non-radiative deexcitations of Nd3+ ions. Simple proof-of-concept experiments show the great potential of these lanthanide-doped nanostructures for the development of in vivo photo-thermal treatments with absolute and reliable thermal feedback.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتطلب تطوير علاجات حرارية ضوئية انتقائية ومحكومة جسيمات نانوية مضيئة قادرة على التسخين المتزامن والاستشعار الحراري غير التلامسي. حتى الآن، عانت العلاجات الحرارية من عدم التحكم في درجة الحرارة المطلقة للأنسجة المعالجة لأن مقاييس الحرارة النانوية المستخدمة للتغذية الراجعة الحرارية، بناءً على التحليل الطيفي للإشعاع المنبعث، تأثرت بالانقراض غير المتجانس للأنسجة. يوضح هذا العمل كيف يمكن التغلب على هذا النقص باستخدام الهياكل النانوية للقشرة الأساسية المشبعة بأيونات اللانثانيد (Nd3 + وYb3 +). تم تحقيق القراءة الحرارية من تحليل عمر التلألؤ Yb3+ في حين تم تحقيق التسخين المتزامن بفضل عدم الإثارة غير الإشعاعية لأيوناتNd3 +. تُظهر تجارب إثبات المفهوم البسيطة الإمكانات الكبيرة لهذه الهياكل النانوية المشبعة باللانثانيد لتطوير علاجات حرارية ضوئية في الجسم الحي مع تغذية راجعة حرارية مطلقة وموثوقة.Translated Description (French)
Le développement de thérapies photo-thermiques sélectives et contrôlées nécessite des nanoparticules luminescentes capables de chauffage simultané et de détection thermique sans contact. Jusqu'à présent, les thérapies thermiques ont souffert d'un manque de contrôle sur la température absolue du tissu traité car les nanothermomètres utilisés pour le retour thermique, basés sur une analyse spectrale du rayonnement émis, étaient affectés par l'extinction inhomogène des tissus. Ce travail montre comment cette déficience peut être surmontée en utilisant des nanostructures cœur-enveloppe-enveloppe dopées avec des ions lanthanides (Nd3+ et Yb3+). La lecture thermique a été réalisée à partir de l'analyse de la durée de vie de la luminescence Yb3+ tandis que le chauffage simultané a été réalisé grâce aux désexcitations non radiatives des ions Nd3+. De simples expériences de preuve de concept montrent le grand potentiel de ces nanostructures dopées aux lanthanides pour le développement de traitements photo-thermiques in vivo avec rétroaction thermique absolue et fiable.Translated Description (Spanish)
El desarrollo de terapias fototérmicas selectivas y controladas requiere nanopartículas luminiscentes capaces de calentamiento simultáneo y detección térmica sin contacto. Hasta ahora, las terapias térmicas han sufrido una falta de control sobre la temperatura absoluta del tejido tratado porque los nanotermómetros utilizados para la retroalimentación térmica, basados en un análisis espectral de la radiación emitida, se vieron afectados por la extinción no homogénea de los tejidos. Este trabajo muestra cómo se puede superar esta deficiencia mediante el uso de nanoestructuras núcleo-corteza dopadas con iones lantánidos (Nd3+ e Yb3+). La lectura térmica se logró a partir del análisis de la vida útil de la luminiscencia de Yb3+, mientras que el calentamiento simultáneo se logró gracias a las desexcitaciones no radiantes de los iones Nd3+. Simples experimentos de prueba de concepto muestran el gran potencial de estas nanoestructuras dopadas con lantánidos para el desarrollo de tratamientos fototérmicos in vivo con retroalimentación térmica absoluta y fiable.Files
Lanthanide%20doped%20nanoheaters%20with%20reliable%20and%20absolute%201-s2.0-S0921452621007961-main.pdf.pdf
Files
(4.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:43df30a4bd2e6d7ea0a1d27c1998786d
|
4.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- سخانات نانوية مخدرة باللانثانيد مع تغذية راجعة موثوقة ومطلقة لدرجة الحرارة
- Translated title (French)
- Nanoéchauffeurs dopés aux lanthanides avec rétroaction fiable et absolue de la température
- Translated title (Spanish)
- Nanocalentadores dopados con lantánidos con retroalimentación de temperatura fiable y absoluta
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4205246295
- DOI
- 10.1016/j.physb.2021.413652
References
- https://openalex.org/W1978656850
- https://openalex.org/W2015482122
- https://openalex.org/W2051199775
- https://openalex.org/W2055721190
- https://openalex.org/W2076784800
- https://openalex.org/W2132526769
- https://openalex.org/W2168758761
- https://openalex.org/W2232199395
- https://openalex.org/W2312941501
- https://openalex.org/W2573400998
- https://openalex.org/W2583230745
- https://openalex.org/W2584731206
- https://openalex.org/W2603278569
- https://openalex.org/W2744575417
- https://openalex.org/W2789914639
- https://openalex.org/W2912800773
- https://openalex.org/W2912875702
- https://openalex.org/W2940343011
- https://openalex.org/W2940726218
- https://openalex.org/W2974321366
- https://openalex.org/W2982293198
- https://openalex.org/W2996464793
- https://openalex.org/W3013453627
- https://openalex.org/W3035962812
- https://openalex.org/W3038310909
- https://openalex.org/W3087797065
- https://openalex.org/W3097956642
- https://openalex.org/W3205218588
- https://openalex.org/W4238129914