Two-photon upconversion laser (Scanning and Wide-Field) microscopy using Ln3+-doped NaYF4 upconverting nanocrystals: A critical evaluation of their performance and potential in bioimaging

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 39, 2011, Pages 19054-19064

  Pichaandi, Jothirmayanantham ^a   Boyer, John Christopher ^a   Delaney, Kerry R ^a   Van Veggel, Frank C J M ^a  

^a UNIVERSITY OF VICTORIA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMPHIPHILIC POLYMERS; BIO-IMAGING; BIOLOGICAL STRUCTURES; BRAIN BLOOD VESSELS; CO-DOPED; CRITICAL EVALUATION; HIGH POWER DENSITY; IMAGING AGENT; IN-VIVO; IN-VIVO IMAGING; LATERAL RESOLUTION; LONG LIFETIME; MOUSE LUNG; OPTICAL SECTIONING; PHYSIOLOGICAL BUFFERS; SIGNAL TO NOISE; SLOW SCANNING; TISSUE PHANTOM; TWO PHOTON; UP-CONVERSION; UP-CONVERSION PROCESS; UPCONVERSION LASERS; WATER DISPERSIBLE; WIDE-FIELD; WIDE-FIELD MICROSCOPIES;

BLOOD; BLOOD VESSELS; ERBIUM; ETHYLENE; GLYCOLS; MAMMALS; MICROCIRCULATION; MICROMETERS; MULTIPHOTON PROCESSES; NANOCRYSTALS; PHOTONS; POLYETHYLENE GLYCOLS; QUANTUM YIELD; SCANNING; SIGNAL TO NOISE RATIO; TISSUE; YTTERBIUM;

DOPING (ADDITIVES);

EID: 80053535688     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp206345j     Document Type: Article

References (72)

1. Helmchen, F.; Denk, W. Nat. Methods 2005, 2, 932-940
2. Larson, D. R.; Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Clark, S. W.; Bruchez, M. P.; Wise, F. W.; Webb, W. W. Science 2003, 300, 1434-1436
3. Denk, W.; Strickler, J. H.; Webb, W. W. Science 1990, 248, 73-76
4. Denk, W.; Svoboda, K. Neuron 1997, 18, 351-357
5. Albota, M.; Beljonne, D.; Bredas, J. L.; Ehrlich, J. E.; Fu, J. Y.; Heikal, A. A.; Hess, S. E.; Kogej, T.; Levin, M. D.; Marder, S. R.; McCord-Maughon, D.; Perry, J. W.; Roöckel, H.; Rumi, M.; Subramaniam, G.; Webb, W. W.; Wu, X.-L.; Xu, C. Science 1998, 281, 1653-1656
6. So, P. T. C.; Dong, C. Y.; Masters, B. R.; Berland, K. M. Annu. Rev. Biomed. Eng. 2000, 2, 399-429
7. Xu, C.; Zipfel, W.; Shear, J. B.; Williams, R. M.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 10763-10768
8. Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Christie, R.; Nikitin, A. Y.; Hyman, B. T.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 7075-7080
9. Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Webb, W. W. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1368-1376
10. Bharali, D. J.; Lucey, D. W.; Jayakumar, H.; Pudavar, H. E.; Prasad, P. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11364-11371
11. Ferrara, D. E.; Weiss, D.; Carnell, P. H.; Vito, R. P.; Vega, D.; Gao, X. H.; Nie, S. M.; Taylor, W. R. Am. J. Physiol. 2006, 290, R114-R123
12. Ferrara, D. E.; Weiss, D.; Gao, X. H.; Nie, S. M.; Taylor, W. R. Arterioscler., Thromb., Vasc. Biol. 2005, 25, E63-E63
13. Fountaine, T. J.; Wincovitch, S. M.; Geho, D. H.; Garfield, S. H.; Pittaluga, S. Mod. Pathol. 2006, 19, 1181-1191
14. Michalet, X.; Pinaud, F. F.; Bentolila, L. A.; Tsay, J. M.; Doose, S.; Li, J. J.; Sundaresan, G.; Wu, A. M.; Gambhir, S. S.; Weiss, S. Science 2005, 307, 538-544
15. Tu, C. Q.; Ma, X. C.; Pantazis, P.; Kauzlarich, S. M.; Louie, A. Y. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2016-2023
16. Xing, Y.; Rao, J. H. Cancer Biomarkers 2008, 4, 307-319
17. Dooley, C. T.; Dore, T. M.; Hanson, G. T.; Jackson, W. C.; Remington, S. J.; Tsien, R. Y. J. Biol. Chem. 2004, 279, 22284-22293
18. Giepmans, B. N. G.; Adams, S. R.; Ellisman, M. H.; Tsien, R. Y. Science 2006, 312, 217-224
19. Kawano, H.; Kogure, T.; Abe, Y.; Mizuno, H.; Miyawaki, A. Nat. Methods 2008, 5, 373-374
20. Mainen, Z. F.; Maletic-Savatic, M.; Shi, S. H.; Hayashi, Y.; Malinow, R.; Svoboda, K. Methods 1999, 18, 231-239
21. Shaner, N. C.; Steinbach, P. A.; Tsien, R. Y. Nat. Methods 2005, 2, 905-909
22. Auzel, F. Chem. Rev. 2004, 104, 139-173
23. Wang, F.; Liu, X. G. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 976-989
24. Menyuk, N.; Pierce, J. W.; Dwight, K. Appl. Phys. Lett. 1972, 21, 159-161
25. Li, C. X.; Lin, J. J. Mater. Chem. 2010, 20, 6831-6847
26. Boyer, J. C.; Vetrone, F.; Cuccia, L. A.; Capobianco, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7444-7445
27. Budijono, S. J.; Shan, J. N.; Yao, N.; Miura, Y.; Hoye, T.; Austin, R. H.; Ju, Y. G.; Prud'homme, R. K. Chem. Mater. 2010, 22, 311-318
28. Heer, S.; Kompe, K.; Guödel, H. U.; Haase, M. Adv. Mater. 2004, 16, 2102-2104
29. Li, Z. Q.; Zhang, Y. Nanotechnology 2008, 19, 345606
30. Li, Z. Q.; Zhang, Y.; Jiang, S. Adv. Mater. 2008, 20, 4765-4769
31. Boyer, J. C.; Manseau, M. P.; Murray, J. I.; van Veggel, F. C. J. M. Langmuir 2010, 26, 1157-1164
32. Chen, Z. G.; Chen, H. L.; Hu, H.; Yu, M. X.; Li, F. Y.; Zhang, Q.; Zhou, Z. G.; Yi, T.; Huang, C. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3023-3029
33. Hu, H.; Yu, M. X.; Li, F. Y.; Chen, Z. G.; Gao, X.; Xiong, L. Q.; Huang, C. H. Chem. Mater. 2008, 20, 7003-7009
34. Kumar, R.; Nyk, M.; Ohulchanskyy, T. Y.; Flask, C. A.; Prasad, P. N. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 853-859
35. Naccache, R.; Vetrone, F.; Mahalingam, V.; Cuccia, L. A.; Capobianco, J. A. Chem. Mater. 2009, 21, 717-723
36. Yi, G. S.; Chow, G. M. Chem. Mater. 2007, 19, 341-343
37. Jalil, R. A.; Zhang, Y. Biomaterials 2008, 29, 4122-4128
38. Jiang, S.; Zhang, Y.; Lim, K. M.; Sim, E. K. W.; Ye, L. Nanotechnology 2009, 20, 155101
39. Li, Z. Q.; Zhang, Y. Angew. Chem. 2006, 45, 7732-7735
40. Qian, H. S.; Guo, H. C.; Ho, P. C. L.; Mahendran, R.; Zhang, Y. Small 2009, 5, 2285-2290
41. Shan, J. N.; Chen, J. B.; Meng, J.; Collins, J.; Soboyejo, W.; Friedberg, J. S.; Ju, Y. G. J. Appl. Phys. 2008, 104, 094308
42. Chatteriee, D. K.; Rufalhah, A. J.; Zhang, Y. Biomaterials 2008, 29, 937-943
43. Hu, H.; Xiong, L. Q.; Zhou, J.; Li, F. Y.; Cao, T. Y.; Huang, C. H. Chem. - Eur. J. 2009, 15, 3577-3584
44. Wakefield, G.; Keron, H. A.; Dobson, P. J.; Hutchison, J. L. J. Colloid Interface Sci. 1999, 215, 179-182
45. Xiong, L. Q.; Chen, Z. G.; Yu, M. X.; Li, F. Y.; Liu, C.; Huang, C. H. Biomaterials 2009, 30, 5592-5600
46. Liu, Q.; Sun, Y.; Li, C. G.; Zhou, J.; Li, C. Y.; Yang, T. S.; Zhang, X. Z.; Yi, T.; Wu, D. M.; Lit, F. Y. ACS Nano 2011, 5, 3146-3157
47. Vetrone, F.; Naccache, R.; Zamarron, A.; de la Fuente, A. J.; Sanz-Rodriguez, F.; Maestro, L. M.; Rodriguez, E. M.; Jaque, D.; Sole, J. G.; Capobianco, J. A. ACS Nano 2010, 4, 3254-3258
48. Wang, M.; Mi, C. C.; Wang, W. X.; Liu, C. H.; Wu, Y. F.; Xu, Z. R.; Mao, C. B.; Xu, S. K. ACS Nano 2009, 3, 1580-1586
49. Yu, M. X.; Li, F. Y.; Chen, Z. G.; Hu, H.; Zhan, C.; Yang, H.; Huang, C. H. Anal. Chem. 2009, 81, 930-935
50. Xiong, L.; Chen, Z.; Tian, Q.; Cao, T.; Xu, C.; Li, F. Anal. Chem. 2009, 81, 8687-8694
51. Kobayashi, H.; Kosaka, N.; Ogawa, M.; Morgan, N. Y.; Smith, P. D.; Murray, C. B.; Ye, X. C.; Collins, J.; Kumar, G. A.; Bell, H.; Choyke, P. L. J. Mater. Chem. 2009, 19, 6481-6484
52. Nyk, M.; Kumar, R.; Ohulchanskyy, T. Y.; Bergey, E. J.; Prasad, P. N. Nano Lett. 2008, 8, 3834-3838
53. Boyer, J. C.; Cuccia, L. A.; Capobianco, J. A. Nano Lett. 2007, 7, 847-852
54. Mahalingam, V.; Mangiarini, F.; Vetrone, F.; Venkatramu, V.; Bettinelli, M.; Speghini, A.; Capobianco, J. A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17745-17749
55. Mahalingam, V.; Vetrone, F.; Naccache, R.; Speghini, A.; Capobianco, J. A. Adv. Mater. 2009, 21, 4025-4028
56. Wang, Z. L.; Quan, Z. W.; Jia, P. Y.; Lin, C. K.; Luo, Y.; Chen, Y.; Fang, J.; Zhou, W.; O'Connor, C. J.; Lin, J. Chem. Mater. 2006, 18, 2030-2037
57. Yang, D. M.; Li, C. X.; Li, G. G.; Shang, M. M.; Kang, X. J.; Lin, J. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5923-5927
58. Wheeler, D. H.; Potente, D.; Wittcoff, H. J. Am. Oil Chem. Soc. 1971, 48, 125-128
59. Di Corato, R.; Quarta, A.; Piacenza, P.; Ragusa, A.; Figuerola, A.; Buonsanti, R.; Cingolani, R.; Manna, L.; Pellegrino, T. J. Mater. Chem. 2008, 18, 1991-1996
60. Lin, C. A. J.; Sperling, R. A.; Li, J. K.; Yang, T. Y.; Li, P. Y.; Zanella, M.; Chang, W. H.; Parak, W. G. J. Small 2008, 4, 334-341
61. Qin, J.; Jo, Y. S.; Muhammed, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7845-7849
62. Yu, W. W.; Chang, E.; Falkner, J. C.; Zhang, J. Y.; Al-Somali, A. M.; Sayes, C. M.; Johns, J.; Drezek, R.; Colvin, V. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2871-2879
63. Gai, S. L.; Yang, P. P.; Li, C. X.; Wang, W. X.; Dai, Y. L.; Niu, N.; Lin, J. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1166-1172
64. Johnson, N. J. J.; Sangeetha, N. M.; Boyer, J. C.; van Veggel, F. C. J. M. Nanoscale 2010, 2, 771-777
65. Boyer, J. C.; van Veggel, F. C. J. M. Nanoscale 2010, 2, 1417-1419
66. Schietinger, S.; Barth, M.; Alchele, T.; Benson, O. Nano Lett. 2009, 9, 1694-1698
67. Bahlmann, K.; So, P. T. C.; Kirber, M.; Reich, R.; Kosicki, B.; McGonagle, W.; Bellve, K. Opt Express 2007, 15, 10991-10998
68. Bewersdorf, J.; Egner, A.; Hell, S. W. Multifocal Multi-Photon Microscopy. In Handbook of Biological Confocal Microscopy; Pawlay, J. B., Ed., 3 ed.; Springer: Singapore, 2006.
69. Gareau, D. S.; Abeytunge, S.; Rajadhyaksha, M. Opt. Lett. 2009, 34, 3235-3237
70. Kleinfeld, D.; Mitra, P. P.; Helmchen, F.; Denk, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 95, 15741-15746
71. Svoboda, K.; Denk, W.; Kleinfeld, D.; Tank, D. W. Nature 1997, 385, 161-165
72. Ng, D. C.; Tokuda, T.; Yamamoto, A.; Matsuo, M.; Nunoshita, M.; Tamura, H.; Ishikawa, Y.; Shiosaka, S.; Ohta, J. Sens. Actuators, B 2006, 119, 262-274