在生物技术和纳米医学领域，具有优异磁共振成像（MRI）空间分辨率和高荧光成像（FI）灵敏度的双模态或多重模态造影剂受到了极大的关注。本文介绍了一种通过液体激光烧蚀法制备的掺杂氧化物纳米粒子，特别是稀土元素掺杂的纳米造影剂。具体而言，研究者们合成了不同浓度的 Tb 离子掺杂的氧化 gadolinium 纳米粒子（Gd2O3:Tb NPs），并探究了 Tb 离子浓度对可见绿光荧光和纵向弛豫率的影响。结果显示，荧光性能受到 Tb 离子浓度的显著影响，但所有样品仍为高效的 T1 加权对比剂。进一步研究确定了最佳的 Tb 掺杂浓度为 1%。随后，对这些双模态纳米探针进行了细胞活性、细胞内荧光成像和体内 MRI 的研究，结果表明，Gd2O3:Tb NPs 并没有显著的细胞毒性，使其成为 MRI 和荧光成像的双模态对比剂的良好选择。
磁共振成像（MRI）是通过使用正性或负性对比剂增强图像对比度的一种技术，被认为是癌症研究、临床试验和医疗实践中最重要且无可替代的成像技术之一。这种非侵入性技术提供了高空间分辨率、良好的软组织对比度、出色的断层扫描能力，以及卓越的解剖细节和方向感。然而，MRI 的灵敏度较低，其检测范围大约在 10^-9 到 10^-6 摩尔标记分子的量级。
在上述研究中，研究者们采用激光烧蚀在液体中的方法（Laser Ablation in Liquid，简称 LAL），这是一种产生具有高度结晶性和球形形态的纳米粒子的技术。研究者们对所制备的纳米粒子进行了结构、形态和成分的表征，并且研究了 Tb 离子掺杂浓度对这些纳米粒子荧光性能的影响。通过实验，确定了在荧光性能与 T1 加权对比度之间找到平衡的最佳掺杂浓度。
在生物医学成像领域，双模态或多重模态对比剂可以同时提供不同的成像功能，比如结合 MRI 和荧光成像，因此能够提供更加全面的生物体内信息。对于这类对比剂的研究和开发，是当前纳米医学领域的前沿和热点。
总体而言，本文所介绍的 Gd2O3:Tb NPs 纳米粒子在生物医学成像中具有巨大的应用潜力。它们能够被用作同时进行 MRI 和荧光成像的双重成像对比剂，且具有良好的生物相容性和低细胞毒性，有望用于未来疾病的早期诊断和治疗监测。
在纳米科技领域，制备这类多功能纳米粒子的关键技术包括激光烧蚀在液体中的应用、纳米粒子的表面修饰、以及造影剂在活体内的分布和代谢研究。激光烧蚀技术能够在无化学试剂的条件下，快速、精确地制备纳米级材料，并且可以调节其尺寸、形状和成分。表面修饰则决定了纳米粒子在生物体内的稳定性和生物分布，是提高纳米造影剂生物相容性的关键步骤。此外，通过荧光和磁共振成像的联合应用，可以实现对生物过程的实时和精确监测，这对于疾病诊断和治疗评估具有非常重要的意义。
