标记技术是一种通过预设的物理或化学信号达到隐形标记识别的重要手段。其中，荧光标记技术因具有自然光下不显色、颜色可调和可视化识别等优点，已成为皮肤标记领域的研究热点。然而，该技术在抗干扰性及在皮肤标记持久性等方面还有待提升。

针对上述问题，中国科学院新疆理化技术研究所痕量化学物质感知团队在前期工作中，利用上转换纳米颗粒的上转换特性降低环境背景干扰，设计开发了具有强标记、抗干扰及隐形特性的聚乙烯亚胺修饰的Mn²⁺掺杂NaYF₄:Yb/Er标记材料（Adv. Sci. 2022, 9, 2201497）。然而，如何从材料结构设计的角度提高标记材料的识别性和安全性，仍是一项挑战。针对该挑战，团队进一步提出了提升功能化上转换纳米颗粒标记性能的有效设计策略，开发了基于堆叠成微米级尺寸的功能化上转换纳米片（UCNPs）的强标记材料。具体策略为：1）基于绿光更易于被肉眼观察的特点，通过在UCNPs的主晶格中掺杂Fe³⁺离子，增强其绿色上转换发光强度，从而提升其在标记量极少情况下仍能被裸眼有效识别的能力。2）在UCNPs表面修饰大分子量聚乙烯吡咯烷酮（PVP），增强与皮肤间的强非共价相互作用，提高标记信号在皮肤上的保留能力。3）利用PVP聚合物链的渗透能力和微米级颗粒的阻挡能力使其化学渗透集中至角质层，提高标记材料的安全性同时，有效提升标记性能。实验结果证实了设计策略的有效性：该标记材料对皮肤具有持久的标记效果，分别在湿纸巾擦拭、洗手液清洗、肥皂水清洗等条件下重复清洗50次，标记率仍大于50%。同时，该材料具有优异的抗干扰性能，不受长余辉发光的荧光染料、荧光油墨、量子点、护肤品及纹身等影响。在实际场景中亦具有良好的从物到皮肤的转移性能，单次转移率达51.8%。此外，该标记材料具有良好的安全性，标记皮肤无过敏、瘙痒、肿胀等症状。该工作提出的高性能标记材料设计策略，有助于推进功能化上转换标记材料在标记领域的实际应用。

相关成果以“Large-molecular-weight PVP-functionalized stacked upconversion nanoplates for high-performance individual marking”为题发表于Cell出版社旗下期刊Cell Reports Physical Science上，中国科学院新疆理化技术研究所为第一单位，博士研究生朱晓丹和李继广博士为共同第一作者，导师祖佰祎研究员和团队负责人窦新存研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、自治区自然科学基金、自治区天山创新团队计划、中国科学院青年创新促进会等项目的资金支持。

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高性能PVP-Fe-UCNP皮肤标记材料设计策略及实际标记识别能力