生体内で強い発光と低毒性を両立する量子ドットを開発~未開拓の硫化銀ゲルマニウム半導体(Ag8GeS6)を、ナノサイズ化・組成制御することで、世界初の高輝度量子ドット合成と生体イメージング応用に成功~

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2025-07-03 名古屋大学

名古屋大学などの研究グループは、硫化銀ゲルマニウム半導体(Ag₈GeS₆)をナノサイズ化し、世界で初めて近赤外で強く発光する量子ドットを開発しました。これを水溶化することで、マウス体内深部の鮮明な生体イメージングに成功。CdやPbを含まない低毒性のため、環境負荷が低く、LEDや太陽電池などへの応用も期待されます。成果は2025年5月7日、科学誌「Small」に掲載されました。

生体内で強い発光と低毒性を両立する量子ドットを開発~未開拓の硫化銀ゲルマニウム半導体(Ag8GeS6)を、ナノサイズ化・組成制御することで、世界初の高輝度量子ドット合成と生体イメージング応用に成功~図1 粒子組成の精密制御と表面被覆によって作製した近赤外発光Ag8GeS6量子ドットと生体深部イメージング(模式図)

<関連情報>

Ag8GeS6量子ドットの近赤外フォトルミネッセンスの組成微調整とZnSコーティングによる生体内イメージングへの応用 Enhancing Near-Infrared Photoluminescence of Ag8GeS6 Quantum Dots Through Compositional Fine-Tuning and ZnS Coating for In Vivo Bioimaging

Nurmanita Rismaningsih, Junya Kubo, Masayuki Soto, Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Takahisa Yamamoto, Hiroshi Yukawa, Yoshinobu Baba, Tsukasa Torimoto
Small  Published: 07 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.202411142

Abstract

Quantum dots (QDs) composed of a group I–IV–VI semiconductor, Ag8GeS6, have been intensively investigated for constructing efficient energy conversion systems. However, their potential for photoluminescence (PL)-based applications has remained unexplored. Herein, the first successful preparation of Ag8GeS6 QDs exhibiting near-infrared (NIR) PL is reported. These Ag8GeS6 QDs with an average diameter of 4.2–4.6 nm has an almost constant energy gap at 1.48–1.45 eV, even when the Ge/(Ag+Ge) precursor ratio is varied from 0.05 to 0.90. A significant PL peak is observed at 920 nm, the intensity being enlarged with an increase in the Ge/(Ag+Ge) ratio. The use of Ag8GeS6 QDs prepared with Ge/(Ag+Ge) = 0.82 in the precursors result in a PL quantum yield (QY) of 11%, which is further enhanced to 40% through surface coating with a ZnS shell of 1.0 nm in thickness, with the PL peak wavelength being slightly blue-shifted to 900 nm. Following surface modification with 3-mercaptopropionic acid for homogeneous dispersion in aqueous solutions, the Ag8GeS6@ZnS QDs are utilized as an NIR PL probe for in vivo bioimaging. PL signals are clearly detected from depths of at least 15 mm beneath the back skin of a mouse, demonstrating their deep-tissue imaging capability.

生物工学一般
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