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Ultra-small dye-doped silica nanoparticles via modified sol-gel technique

机译：通过改性溶胶-凝胶技术的超小染料掺杂二氧化硅纳米粒子

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摘要

In modern biosensing and imaging, fluorescence-based methods constitute the most diffused approach to achieve optimal detection of analytes, both in solution and on the single-particle level. Despite the huge progresses made in recent decades in the development of plasmonic biosensors and label-free sensing techniques, fluorescent molecules remain the most commonly used contrast agents to date for commercial imaging and detection methods. However, they exhibit low stability, can be difficult to functionalise, and often result in a low signal-to-noise ratio. Thus, embedding fluorescent probes into robust and bio-compatible materials, such as silica nanoparticles, can substantially enhance the detection limit and dramatically increase the sensitivity. In this work, ultra-small fluorescent silica nanoparticles (NPs) for optical biosensing applications were doped with a fluorescent dye, using simple water-based sol-gel approaches based on the classical Stöber procedure. By systematically modulating reaction parameters, controllable size tuning of particle diameters as low as 10 nm was achieved. Particles morphology and optical response were evaluated showing a possible single-molecule behaviour, without employing microemulsion methods to achieve similar results. >Graphical abstractWe report a simple, cheap, reliable protocol for the synthesis and systematic tuning of ultra-small (< 10 nm) dye-doped luminescent silica nanoparticles.
机译：在现代生物传感和成像中，基于荧光的方法构成了扩散最广泛的方法，以实现对溶液和单粒子水平上分析物的最佳检测。尽管在最近几十年等离子生物传感器和无标记传感技术的发展方面取得了巨大进展，但荧光分子仍然是迄今为止用于商业成像和检测方法的最常用的造影剂。然而，它们显示出低稳定性，可能难以功能化，并且经常导致低信噪比。因此，将荧光探针嵌入到坚固且具有生物相容性的材料（例如二氧化硅纳米颗粒）中，可以大大提高检测极限并显着提高灵敏度。在这项工作中，使用基于经典Stöber程序的简单水基溶胶-凝胶方法，将用于光学生物传感应用的超小荧光二氧化硅纳米颗粒（NPs）掺入了荧光染料。通过系统地调节反应参数，可实现低至10 nm的粒径可控尺寸调节。评估了颗粒形态和光学响应，显示可能的单分子行为，而未采用微乳液方法获得相似的结果。 <！-fig ft0-> <！-fig @ position =“ anchor” mode =文章f4-> <！-fig mode =“ anchred” f5-> >图形摘要<！-无花果/图形|无花果/替代品/图形模式=“ anchored” m1-> <！-标题a7->我们报告了一种用于合成和系统调节超小型（<10 nm）的简单，廉价，可靠的协议）染料掺杂的发光二氧化硅纳米粒子。

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