Nanopartikel Luminescens Persisten Infra Merah Dekat Tahan Lama Co-dop Cr³⁺/Eu³⁺ untuk Citra Sel Canggih

Latar Belakang

Material luminescens persistens dapat memancarkan selama waktu yang lama hingga berjam-jam setelah pengesitan dihentikan [1]. Utama karena minat penelitian yang besar, fosfor telah komersial sebagai materi penglihatan malam atau gelap untuk berbagai aplikasi seperti tanda keamanan, tanda rute darurat, penanda identifikasi, atau diagnostik medis [2]. Fosfor persistens lama typikal adalah pemwarna primer komersial, seperti merah Y₂O₂S:Eu³⁺,Mg²⁺,Ti⁴⁺ atau CaS:Eu²⁺,Tm³⁺,Ce³⁺ [3, 4], hijau SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺ atau MgAl₂O₄:Mn²⁺ [5, 6], dan biru CaAl₂O₄:Eu²⁺,Nd³⁺ atau SrMgSi₂O₆:Eu²⁺,Dy³⁺ [7, 8] fosfor. Meskipun banyak kesuksesan telah dicapai dalam fosfor persistens terlihat, penelitian dan pengembangan fosfor persistens di daerah infra merah dekat (NIR) (~700–2500 nm) masih kurang. Dalam beberapa tahun terakhir, potensi aplikasi fosfor persistens yang menunjukkan luminesensi merah atau NIR telah diperluas dari tanda penglihatan malam ke sistem citra in vivo [1, 9, 10].

Material luminescens persistens dengan photosensitizer yang ditempelkan sebagai agen in vivo pertama kali dicoba oleh Chen dan Zhang untuk terapi fotodinamis [11]. Kemudian, Scherman et al. melaporkan karya tonggak pada citra bio in vivo dengan fosfor NIR-emitting Ca_0.2Zn_0.9Mg_0.9Si₂O₆:Eu²⁺,Mn²⁺,Dy³⁺ [12]. Segera setelahnya, dua fosfor NIR-emitting baru CaMgSi₂O₆:Eu²⁺,Mn²⁺,Pr³⁺ dan Ca₂Si₅N₈:Eu²⁺,Tm³⁺ dengan performa yang ditingkatkan telah dikembangkan oleh kelompok yang sama [13, 14]. Akhirnya, fosfor persistens gallate yang di-dop Cr³⁺ dengan emisi NIR dan afterglow panjang, termasuk spinel ZnGa₂O₄:Cr³⁺ dan variannya, seperti Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀:Cr³⁺, Zn₃Ga₂GeO₈:Cr³⁺,Yb³⁺,Er³⁺, dan ZnGa_{2 − x}(Ge/Sn)_xO₄:Cr³⁺, disiapkan melalui metode solid-state [1, 9, 10, 15,16,17,18,19,20,21]. Sampel cakram keramik menunjukkan waktu afterglow hingga 360 jam di daerah NIR, namun material padat tidak cocok untuk citra bio in vivo. Nanopartikel luminescens persistens NIR-emitting ZnGa₂O₄:Cr³⁺ [22, 23], ZnGa₂O₄:Cr³⁺,Sn⁴⁺ [19,20,21], dan Zn_2.94Ga_1.96Ge₂O₁₀:Cr³⁺,Pr³⁺ [9] disintesis melalui metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalinasi tanpa atmosfer reduktif selanjutnya. Luminescens persistens bubuk nanopartikel menunjukkan luminesensi NIR terang di jendela transparansi biologis dengan waktu afterglow super panjang. PEGylation secara besar meningkatkan biocompatibilitas dan kearoperan air nanopartikel, yang memiliki potensi besar untuk aplikasi citra bio in vivo jangka panjang dengan SNR tinggi tanpa kebutuhan pengesitan in situ. Dipercaya bahwa ion yang dipilih dari kelompok yang terdiri dari ion tanah alkali, ion lanthanida, dan Li⁺ co-doping dengan Cr³⁺ dalam zinc gallate dan zinc gallogermanat akan menghasilkan NIR luminescens persistens yang luar biasa [1]. Eu³⁺ dalam host oksida selalu menunjukkan emisi merah pada sekitar 700 nm yang berasal dari transisi intra-4f ⁵D₀-⁷F₄ setelah pengesitan UV pendek ke dalam band transfer muatan (CT) pada 250 nm [24]. Di sisi lain, Cr³⁺ adalah pusat luminescens yang menguntungkan dalam padatan karena emisi sempitnya (biasanya pada 700 nm) karena transisi spin-forbidden ²E-⁴A₂, atau emisi lebar (650–1600 nm) karena transisi spin-allowed ⁴T₂-⁴A₂ [1, 20]. Dalam pandangan ini, zinc gallate dan zinc gallogermanat co-dop Cr³⁺/Eu³⁺ akan menghasilkan NIR luminescens persistens yang intens, karena band transfer muatan (CTB) O²⁻-Eu³⁺ tumpang tindih dengan CTB O²⁻-Ga³⁺, dan emisi pada sekitar 700 nm dari transisi ⁵D₀-⁷F₄ Eu³⁺ tumpang tindih dengan yang dari transisi ²E-⁴A₂ Cr³⁺. Selain itu, ion Eu³⁺ yang menggantikan ion Ga³⁺ dalam situs oktaedral yang terdistorsi dapat menghasilkan kekuatan kristal medan yang cocok di sekitar ion Cr³⁺, sehingga mempengaruhi emisi NIR. Dalam karya ini, nanopartikel Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀:Cr³⁺,Eu³⁺ (disebut sebagai ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺) disintesis melalui metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalinasi tanpa atmosfer reduktif selanjutnya, yang akan digunakan sebagai nanoproses yang menjanjikan untuk citra bio di masa depan. Sampel diteliti melalui karakterisasi detail dengan teknik gabungan difraksi X-ray (XRD), mikroskop elektron transmisi (TEM), STEM, difraksi elektron area terpilih (SAED), spektroskopi eksitasi luminescensi (PLE)/luminescensi (PL), dan analisis PL bergantung pada suhu. Dalam bagian berikutnya, kami melaporkan sintesis, karakterisasi, dan aplikasi nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺.

Eksperimen

Sintesis

Sumber logam awal adalah Zn(NO₃)₂·6H₂O, Cr(NO₃)₃·9H₂O, Ga₂O₃, Eu₂O₃, dan GeO₂ semuanya produk 99,99% murni yang dibeli dari Sinopharm (Shanghai, China). Reagen lain kelas analitis dan dibeli dari Shenyang Chemical Reagent Factory (Shenyang, China). Zn(NO₃)₂·6H₂O dan Cr(NO₃)₃·9H₂O dilarutkan dalam air deionis. Ga₂O₃ dan Eu₂O₃ dilarutkan dalam larutan asam nitrat. GeO₂ dan asam etilendiamintetraasetat (EDTA) dilarutkan dalam larutan amonium hidroksida cair. Ke dalam larutan campuran, larutan EDTA ditambahkan perlahan tanpa endapan, dan rasio molar total ion logam terhadap EDTA dipertahankan pada 1:2. Rasio molar atom Zn:Ga:Ge:Cr:Eu ditetapkan menjadi 3:1,984:2:0,01:0,006. Larutan akhir diaduk dengan kuat pada suhu ruang selama 1 jam, kemudian dipanaskan dalam oven pada 85 °C untuk penguapan perlahan air hingga larutan menjadi sol yang akhirnya menjadi gel. Gel yang dihasilkan dipanaskan pada 200 °C selama 3 jam untuk membentuk material pori hitam. Akhirnya, material pori digiling dan dianiling di bawah aliran gas O₂ (200 mL/min) pada suhu yang dipilih selama 2 jam.

Fungsionalisasi Permukaan

Bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ digiling selama 30 menit, kemudian 150 mg sampel yang dihasilkan ditambahkan ke dalam 50 mL larutan NaOH 0,1 mol/L. Setelah sonikasi selama 1 jam, suspensi diaduk dengan kuat selama 24 jam pada suhu ruang. Larutan koloid yang dihasilkan dikaitrifugasi pada 1000 rpm selama 10 menit untuk menghapus partikel besar, dan supernatant dikaitrifugasi pada 10.000 rpm selama 10 menit untuk mengumpulkan endapan. Nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-OH yang dihasilkan dicuci dengan air deionis tiga kali.

Sepuluh miligram nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-OH diperdi dalam 4 mL N,N-dimetilformamida (DMF) dengan bantuan sonikasi selama 10 menit. Kemudian, 40 µl 3-aminopropil-trietosilana (APTES) ditambahkan di bawah pengadukan kuat selama 24 jam pada suhu ruang. Nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ yang dihasilkan dikumpulkan melalui sentrifugasi pada 10.000 rpm selama 10 menit dan dicuci dengan DMF tiga kali untuk menghapus APTES yang tidak bereaksi.

Citra Sel

Sel Hek293T dibudidayakan dalam DMEM dengan 10% FBS dan ditanam dalam cakram budaya 35-mm selama 2 jam dalam inkubator CO₂. Nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ yang dihasilkan diperdi dalam medium sel (50 mg/mL), yang di-excite selama 10 menit oleh lampu UV 254-nm dan kemudian dipindahkan ke cakram budaya yang diperlakukan selama 1 jam. Setelah medium sel dihapus, 0,1 mL larutan formaldehid-PBS 1% ditambahkan dan sel diwarnai dengan 0,5 mL pewarna DAPI dalam kegelapan selama 10 menit. Akhirnya, sel dicuci dengan PBS beberapa kali untuk karakterisasi lebih lanjut.

Semua studi yang melibatkan hewan telah disetujui oleh komite perawatan dan penggunaan hewan universitas.

Teknik Karakterisasi

Identifikasi fase dilakukan dengan XRD (model SmartLab; Rigaku, Tokyo, Jepang) yang beroperasi pada 40 kV/40 mA menggunakan radiasi Cu Kα difilter nikel dan laju pemindaian 6,0° 2θ/menit. Morfologi produk diamati melalui TEM (model JEM-2000FX; JEOL, Tokyo). Fotoluminesensi fosfor dianalisis dengan fluorospektrofotometer FP-8600 (JASCO, Tokyo). Sinyal luminescens persistens diperoleh dengan Horiba JY FL3-21. Gambar afterglow direkam dalam kamar gelap menggunakan Sistem Citra In-Vivo Kodak FX Pro. Citra sel dilakukan oleh mikroskop konfokal laser scanning (LEICA TCS SP2, Jerman).

Semua studi yang melibatkan hewan telah disetujui oleh komite perawatan dan penggunaan hewan universitas.

Hasil dan Pembahasan

Kemurnian fase sampel pertama kali diteliti dengan XRD. Gambar 1 (atas) menunjukkan pola XRD dari ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ yang baru disiapkan dan dianiling pada 1000 °C, yang diidentifikasi bersama dengan spinel terstruktur Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀ [1, 9]. Struktur kristal Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀ sama dengan yang dimiliki ZnGa₂O₄ (JCPDS No. 38-1240), yang merupakan solid solution ZnGa₂O₄ dan Zn₂GeO₄. Dalam struktur Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀, Ge berperan sebagai substitusi Ga yang menguntungkan pembentukan perangkap, sementara ZnGa₂O₄ adalah struktur kristal dominan [1]. Ada dua jenis kation dalam satu sel unit; Zn²⁺ dan Ga³⁺ dikelilingi oleh empat dan enam anion oksigen yang membentuk tetrahedron dan oktaedron, masing-masing (Gambar 1, bawah). Perhitungan dari data difraksi menghasilkan konstanta sel untuk ZGGO:Cr³⁺ adalah a = b = sekitar 0,8335 nm, mendekati spinel ZnGa₂O₄ (a = b = sekitar 0,8335 nm, JCPDS No. 38-1240). Karena jari-jari ionik yang lebih besar Eu³⁺ (untuk koordinasi enamlipat, r_Eu³⁺ = 0,0947 nm dan r_Ga³⁺ = 0,062 nm) [25], nilai a = b = sekitar 0,8336 nm diamati untuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Analisis pebruasan profil dari refleksi Bragg (311) dilakukan dengan menerapkan persamaan Scherrer untuk ukuran kristal rata-rata sebesar 83 ± 6 nm untuk sampel ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Dalam Gambar 1 (atas), kami juga menemukan bahwa produk yang dianiling pada 900 °C adalah campuran fase spinel (JCPDS No. 38-1240) dan rhombohedral (JCPDS No. 11-0687), yang menunjukkan suhu kalinasi ≥ 1000 °C diperlukan untuk menghasilkan spinel Zn₃Ga₂Ge₂O₁₀ dalam bentuk fase murni.

Pola XRD dari ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ yang baru disiapkan dan struktur kristal spinel ZnGa₂O₄

Gambar 2 (kiri) menunjukkan morfologi TEM partikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺, yang jelas menunjukkan bahwa mereka sepenuhnya terdiri dari partikel kubus, dengan ukuran lateral sekitar 80–100 nm. Sudut yang tajam dan garis jaringan yang terpecahkan dengan baik menunjukkan kristalinitas yang luar biasa, sementara spasi sekitar 0,29 nm sesuai dengan satah (220) spinel terstruktur ZnGa₂O₄ (d(220) = sekitar 0,29 nm, JCPDS No. 38-1240) (inset dalam Gambar 2). Karena ukuran partikel mendekati ukuran kristal rata-rata yang dihitung dari data XRD, sampel yang dihasilkan mungkin merupakan kristal tunggal. Analisis SAED (Gambar 2 (kanan)) lebih mengonfirmasi bahwa nanopartikel yang dianalisis adalah kristal tunggal. Nanopartikel yang diteliti di sini adalah solid solution langsung daripada campuran mekanis. Pemetaan elemen Zn, Ga, Ge, Cr, dan Eu memberikan bukti dari solid solution ini, seperti yang terlihat dalam Gambar 3 untuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Tidak hanya setiap partikel mengandung Zn, Ga, Ge, Cr, dan Eu, tetapi semua elemen terdistribusi secara merata di antara partikel.

TEM, HR-TEM (kiri) gambar, dan pola SAED (kanan) nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺

Morfologi partikel STEM (gambar bright field, gambar pertama) dan pemetaan elemen nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺

Gambar 4 menunjukkan spektral eksitasi bubuk ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ pada suhu ruang. Spektra eksitasi yang dipantau pada 697 nm mencakup wilayah spektral yang sangat lebar (dari 200 hingga 650 nm) dan terdiri dari empat puncak eksitasi utama yang mencapai puncak pada 273, 328, 410, dan 569 nm, masing-masing. Puncak eksitasi pada 273 nm dikaitkan dengan band transfer muatan O²⁻-Ga³⁺ dalam host ZnGa₂O₄, sementara puncak berikutnya berasal dari transisi dalam Cr³⁺, termasuk puncak 328-nm yang berasal dari transisi ⁴A₂ → ⁴T₁(te²), puncak 410-nm yang berasal dari transisi ⁴A₂ → ⁴T₁(t²e), dan puncak 569-nm yang berasal dari transisi ⁴A₂ → ⁴T₂(t²e) [19, 20]. Penggabungan Eu³⁺ tidak mengubah secara signifikan posisi pita PLE tetapi secara signifikan meningkatkan intensitas transisi dalam Cr³⁺, dengan I₄₁₀/I₂₇₃ meningkat dari 0,18 menjadi 0,56. Hasil di atas menunjukkan bahwa penggabungan Eu³⁺ menguntungkan untuk pengesitan cahaya terlihat. Namun, puncak eksitasi terkuat pada 273 nm juga mengungkapkan bahwa band transfer muatan O²⁻-Ga³⁺ adalah panjang gelombang pengesitan yang paling efektif. Eksitasi bubuk pada 273 nm menghasilkan pita emisi NIR pada 697 nm (Gambar 5) karena transisi ²E → ⁴A₂ dalam ion Cr³⁺ yang terdistorsi dalam gallogermanat, tanpa emisi Eu³⁺.

Spektra eksitasi luminescensi (PLE) bubuk ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺

Spektra luminescensi (PL) bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺

Kurva penurunan luminescens persistens NIR ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ nanopartikel dipantau pada 697 nm setelah 254 nm cahaya UV iluminasi (lampu xenon sebagai sumber cahaya) selama 5 menit pada suhu ruang seperti ditunjukkan dalam Gambar 6. Hasil menunjukkan bahwa luminescens persistens NIR sampel ZGGO:Cr³⁺ dapat bertahan lebih dari 7200 s dan masih mempertahankan intensitas yang mencukupi. Intensitas luminescens persistens ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ meningkat dengan penggabungan ion Eu³⁺. Dipercaya bahwa co-doping ion lanthanida dengan Cr³⁺ dalam zinc gallogermanat akan menghasilkan NIR luminescens persistens yang luar biasa, karena perannya penting dalam meningkatkan jumlah defek anti-situs yang bertanggung jawab terhadap luminescens persistens Cr³⁺ dalam host zinc gallogermanat [1]. Di sisi lain, luminescens persistens NIR sampel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ dapat bertahan lebih lama dari pada ZGGO:Cr³⁺, yang menunjukkan bahwa penggabungan Eu³⁺ dapat meningkatkan waktu afterglow. Gambar 7 menunjukkan gambar afterglow NIR bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ yang diperoleh oleh Sistem Citra In-Vivo Kodak FX Pro pada waktu yang berbeda setelah pengesitan UV dihentikan, yang lebih mengonfirmasi bahwa afterglow dapat bertahan lebih dari 120 menit dan mempertahankan intensitas emisi NIR yang kuat.

Kurva penurunan luminescens persistens NIR ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ bubuk dipantau pada 697 nm setelah 254 nm cahaya UV iluminasi selama 5 menit

Gambar afterglow NIR bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ yang diperoleh oleh Sistem Citra In-Vivo Kodak FX Pro pada waktu yang berbeda setelah pengesitan UV dihentikan

Untuk mengevaluasi performa aplikasi fosfor, terutama untuk aplikasi daya tinggi, stabilitas termal adalah parameter kunci. Untuk mengevaluasi perilaku quenching termal fosfor dalam karya ini, spektral PL dianalisis pada suhu yang berkisar dari 298 hingga 573 K (Gambar 8). Untuk semua sampel, kenaikan suhu menghasilkan penurunan intensitas emisi pada 697 nm. Untuk mendapatkan gambaran yang lebih komprehensif tentang perilaku quenching termal dan memperkirakan nilai energi aktivasi (E_a), persamaan Arrhenius (Eq. (1)) digunakan sebagai berikut [26,27,28]:

di mana I₀ dan I_T adalah intensitas suhu awal dan akhir, masing-masing; c adalah konstanta laju; E_a adalah energi aktivasi; dan k adalah konstanta Boltzmann (8,629 × 10⁻⁵ eV K⁻¹). Gambar 8 menunjukkan hubungan In(I₀ / I_T − 1) vs 10,000 / T untuk pita emisi yang berpusat pada 697 nm untuk ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Energi aktivasi yang serupa dihitung: E_a = 0,23 eV untuk ZGGO:Cr³⁺ dan E_a = 0,25 eV untuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Probabilitas transisi nonradiatif terjadi per satuan waktu (α) dapat didefinisikan sesuai Eq. (2) sebagai berikut [29]:

di mana s adalah faktor frekuensi (s⁻¹), k adalah konstanta Boltzmann, dan T adalah suhu. Terlihat bahwa energi aktivasi (E_a) yang lebih rendah mengarah pada probabilitas (α) transisi nonradiatif yang lebih besar. Karena energi aktivasi yang serupa, ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ menunjukkan stabilitas termal yang hampir sama, yang menunjukkan bahwa penggabungan Eu³⁺ tidak secara signifikan mempengaruhi stabilitas termal. Namun, sisi sisi fonon (PSB) yang berpusat pada 670 nm menjadi dominan pada suhu yang lebih tinggi, sehingga menginduksi puncak emisi yang ditingkatkan.

Energi aktivasi quenching termal untuk pita emisi dalam a bubuk ZGGO:Cr³⁺ dan b bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺. Inset menunjukkan dependensi suhu spektral PL dari 298 hingga 573 K

Kami juga menyelidiki spektral eksitasi dan emisi PL dari dispersi air ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ (Gambar 9). Dibandingkan bubuk ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺, dispersi air menunjukkan profil kurva eksitasi dan emisi PL yang hampir sama kecuali intensitas eksitasi yang relatif lemah pada 300 dan 600 nm. Penurunan intensitas ini kemungkinan disebabkan oleh efek quenching getaran O–H air.

Spektra eksitasi dan emisi larutan air ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ pada suhu ruang. Inset menunjukkan foto digital larutan air ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ di bawah iradiasi cahaya UV 254 nm

Sel Hek293T digunakan di sini untuk tes citra sel in vitro. Nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ yang dihasilkan diperdi dalam medium sel (50 mg/mL), yang di-excite selama 10 menit oleh lampu UV 254-nm dan kemudian dipindahkan ke cakram budaya yang diperlakukan selama 1 jam. Gambar 10 (kiri, warna merah) menunjukkan citra luminescensi sel yang dikumpulkan pada mikroskop konfokal laser scanning dalam pengesitan. Sinyal afterglow luminescensi sel Hek293T masih cukup kuat untuk diukur dengan presisi setelah 1 jam, meskipun sinyal afterglow luminescensi sel bertahan menurun seiring waktu. Untuk perbandingan, citra luminescensi sel dikumpulkan pada mikroskop konfokal laser scanning oleh mode lain dari sel yang sama yang diwarnai dengan 0,5 mL pewarna DAPI (kanan dalam Gambar 10, pengesitan bersamaan). Sinyal citra yang serupa menunjukkan bahwa nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ memiliki kapasitas citra yang luar biasa untuk sel in vitro.

Citra LSCM (kiri, warna merah) sel Hek293T yang diimbas dengan nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ selama 1 jam. Gambar kanan (warna biru) adalah penampilan sel yang sama yang diwarnai dengan 0,5 mL pewarna DAPI. Skala bar = 25 μm

Kesimpulan

Dalam karya ini, nanopartikel spinel terstruktur ZGGO:Cr³⁺ dan ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ disintesis melalui metode sol-gel dalam kombinasi dengan kalinasi tanpa atmosfer reduktif selanjutnya. Sampel diteliti melalui karakterisasi detail dengan teknik gabungan XRD, TEM, STEM, SAED, PLE/PL spektroskopi, dan analisis PL bergantung pada suhu. Nanopartikel dengan bentuk kubus seragam dan ukuran lateral sekitar 80–100 nm adalah kristal tunggal dan solid solution homogen. Eksitasi bubuk pada 273 nm menghasilkan pita emisi NIR pada 697 nm karena transisi ²E → ⁴A₂ dalam ion Cr³⁺ yang terdistorsi dalam gallogermanat, tanpa emisi Eu³⁺. NIR luminescens persistens ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺ dapat bertahan lebih dari 7200 s dan masih mempertahankan intensitas yang kuat. Intensitas luminescens persistens ZGGO:Cr³⁺ dan waktu afterglow meningkat dengan penggabungan ion Eu³⁺. Namun, penggabungan Eu³⁺ tidak secara signifikan mempengaruhi stabilitas termal. Akhirnya, nanopartikel ZGGO:Cr³⁺,Eu³⁺-NH₂ yang dihasilkan memiliki kapasitas citra yang luar biasa untuk sel in vitro.