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Controlling Electron Trap Depth To Enhance Optical Properties of Persistent Luminescence Nanoparticles for In Vivo Imaging

Thomas MaldineyUnité de Pharmacologie Chimique et Génétique et d'Imagerie, CNRS, UMR 8151, Paris, F-75270 cedex France, Inserm, U1022, Paris, F-75270 cedex France, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Université Paris Descartes, Paris, F-75270 cedex France, and ENSCP, Chimie ParisTech, Paris, F-75231 cedex FranceAurélie LecointreLaboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (Chimie ParisTech), CNRS, UMR 7574, Paris, 75231 cedex 05, FranceBruno VianaLaboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (Chimie ParisTech), CNRS, UMR 7574, Paris, 75231 cedex 05, FranceAurélie BessièreLaboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (Chimie ParisTech), CNRS, UMR 7574, Paris, 75231 cedex 05, FranceMichel BessodesUnité de Pharmacologie Chimique et Génétique et d'Imagerie, CNRS, UMR 8151, Paris, F-75270 cedex France, Inserm, U1022, Paris, F-75270 cedex France, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Université Paris Descartes, Paris, F-75270 cedex France, and ENSCP, Chimie ParisTech, Paris, F-75231 cedex FranceDidier GourierLaboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (Chimie ParisTech), CNRS, UMR 7574, Paris, 75231 cedex 05, FranceCyrille RichardUnité de Pharmacologie Chimique et Génétique et d'Imagerie, CNRS, UMR 8151, Paris, F-75270 cedex France, Inserm, U1022, Paris, F-75270 cedex France, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Université Paris Descartes, Paris, F-75270 cedex France, and ENSCP, Chimie ParisTech, Paris, F-75231 cedex FranceDaniel SchermanUnité de Pharmacologie Chimique et Génétique et d'Imagerie, CNRS, UMR 8151, Paris, F-75270 cedex France, Inserm, U1022, Paris, F-75270 cedex France, Faculté des Sciences Pharmaceutiques et Biologiques, Université Paris Descartes, Paris, F-75270 cedex France, and ENSCP, Chimie ParisTech, Paris, F-75231 cedex France

2011en

ABI

Abstract

Focusing on the use of nanophosphors for in vivo imaging and diagnosis applications, we used thermally stimulated luminescence (TSL) measurements to study the influence of trivalent lanthanide Ln(3+) (Ln = Dy, Pr, Ce, Nd) electron traps on the optical properties of Mn(2+)-doped diopside-based persistent luminescence nanoparticles. This work reveals that Pr(3+) is the most suitable Ln(3+) electron trap in the diopside lattice, providing optimal trap depth for room temperature afterglow and resulting in the most intense luminescence decay curve after X-ray irradiation. This luminescence dependency toward the electron trap is maintained through additional doping with Eu(2+), allowing UV-light excitation, critical for bioimaging applications in living animals. We finally identify a novel composition (CaMgSi(2)O(6):Eu(2+),Mn(2+),Pr(3+)) for in vivo imaging, displaying a strong near-infrared afterglow centered on 685 nm, and present evidence that intravenous injection of such persistent luminescence nanoparticles in mice allows not only improved but highly sensitive detection through living tissues.

Identifiers

DOI: 10.1021/ja204504w

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