可用于细胞自噬成像的共轭高分子

共轭高分子中因重复单元之间的协同作用而对外界的信号刺激可以产生放大效果,在生物和化学检测领域具有广阔应用前景。带有电荷的共轭高分子可以对溶液中的pH值产生灵敏响应,但大都是对碱性条件响应,其原理也多是基于离子型聚合物的聚集效应。然而因其响应区间往往不在生理pH值变化的范围之内,使得在细胞生物学领域中的实际应用受到限制。

中科院化学所刘礼兵和王树研究员新近报道了一种在生理pH值环境下可以发生荧光强度变化的共轭高分子体系。与传统的通过主链聚集产生荧光淬灭的共轭高分子不同,这种共轭高分子的荧光强度是依靠修饰在侧链的多巴胺基团的氧化还原特性调控的。多巴胺在较低pH值(pH<5)环境中以对苯二酚形式存在,因与主链之间没有电子传递而不会影响共轭主链发出的荧光信号。而在较高 pH 值 (pH>9)的溶液环境中,多巴胺多以苯醌形式存在,通过分子内的电子传递可以淬灭荧光。因此共轭高分子体系具有对酸性“turn-on”响应的特性,且其响应范围位于生理pH范围内。

细胞在自吞噬过程中,一部分细胞质会形成自噬小体,并最终与较为酸性的溶酶体融合,从而使细胞质的pH值有所降低。基于上述原理,作者利用这一新颖的共轭高分子成功对HeLa 细胞的自吞噬过程进行了荧光成像。作为新型的荧光探针分子,该共轭高分子可扩展到其它涉及pH值改变的重要生物过程的检测与成像研究。