稀土摻雜無機(jī)納米晶由于其高光化學(xué)穩(wěn)定性、幾乎無毒性、長(zhǎng)熒光壽命和可調(diào)諧熒光發(fā)射波長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，有望成為新一代的熒光生物標(biāo)記材料，應(yīng)用于超敏生物檢測(cè)、DNA測(cè)序、腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)和成像等領(lǐng)域，熒光生物標(biāo)記分析的關(guān)鍵技術(shù)是提高檢測(cè)的靈敏度和信噪比。
　　在科技部863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院“百人計(jì)劃”、福建省杰出青年基金等項(xiàng)目的支持下，福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所中科院光電材料化學(xué)與物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳學(xué)元研究小組發(fā)展了熒光生物標(biāo)記的檢測(cè)技術(shù)，顯著提高了檢測(cè)靈敏度，在稀土無機(jī)納米晶基時(shí)間分辨熒光共振能量傳遞（TR-FRET）生物標(biāo)記材料研究方面取得了新進(jìn)展，即基于稀土離子的長(zhǎng)熒光壽命特性，借助于時(shí)間分辨檢測(cè)技術(shù)，通過設(shè)置合適的延遲時(shí)間和門控時(shí)間抑制各種來自樣品及儀器的背景信號(hào)對(duì)待檢測(cè)物熒光信號(hào)的干擾，從而大大提高檢測(cè)靈敏度和信噪比。
　　該研究小組采用一步水熱法直接合成了表面氨基功能化的立方相NaYF4:Ce3+,Tb3+納米顆粒，成功地實(shí)現(xiàn)了基于稀土無機(jī)納米晶的TR-FRET高效均相檢測(cè)，對(duì)親和素蛋白的檢測(cè)極限為4.8 nM，研究成果即將發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上（Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201100303）。同時(shí)，該小組還合成了水溶性磁/光雙模熒光標(biāo)記材料GdF3:Ln3+多色發(fā)光納米晶，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)親和素蛋白的時(shí)間分辨光致發(fā)光（TRPL）異相檢測(cè)（Chem. Eur. J., DOI: 10.1002/chem.201101170），其檢測(cè)極限低至74 pM，該材料有望成為雙功能的時(shí)間分辨熒光標(biāo)記和磁共振成像造影劑。
　　此前，該小組還利用核殼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了Eu3+在單分散、水溶性NaGdF4納米晶的上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換雙模熒光（Adv. Mater., 2010，22，3266）。通過表面修飾可使其具有良好的水溶性和生物相容性并應(yīng)用于生物檢測(cè)和成像，成果入選《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》雜志評(píng)選的“2010中國(guó)光學(xué)重要成果”。