上转换发光纳米探针实时监测细胞内次氯酸

24细胞内次氯酸的出现通常被认为是白细胞活化和先天性免疫应答的特征,然而过量表达的次氯酸将会引起内皮细胞的凋亡、磷脂蛋白的损失等生理变化,进而引起一系列的疾病,例如心血管疾病,神经损伤,关节炎,肿瘤等等。因此,为了揭示次氯酸在免疫系统发挥的作用,我们需要对体内次氯酸含量进行实时监控。尽管有很多基于有机染料或者纳米材料开发的荧光探针被广泛用于检测细胞内次氯酸,但是这些探针通常都需要使用高能量的紫外光作为激发光源,这样会对组织或者细胞造成不必要的损伤,同时紫外光的照射也会引起强背景荧光的干扰;另一方面,目前报道的这些次氯酸探针的检测下限只能达到微摩尔量级,而体内次氯酸通常都在纳摩尔量级,所以发展一种高灵敏度的光学探针来实时监测细胞内次氯酸含量的变化是十分必要的。

合肥工业大学梅青松课题组与新加坡国立大学张勇教授合作,利用上转换发光所具有的低背景信号等优点,开发出一种Zn-双硫腙螯合物功能化的上转换发光纳米探针,实现了对细胞内次氯酸的实时快速检测。他们首先在油酸包覆的NaYF4:Yb/Er上转换纳米颗粒表面修饰两亲高分子,提高纳米颗粒在水中的分散性,进一步将Zn-双硫腙螯合物通过疏水作用吸附在纳米颗粒表面的高分子层。由于螯合物在520 nm处强的吸收与上转换纳米颗粒的绿色发光有很好的光谱重叠,通过共振能量转移作用有效地猝灭NaYF4颗粒的发光。将这种新型螯合物功能化的上转换纳米探针培养进HeLa细胞后,当细胞内有次氯酸产生时,次氯酸由于其较强的氧化性会打断螯合物的Zn-S-C键,形成新的化合物在绿光区没有明显的吸收,从而破坏共振能量转移作用,使探针的发光逐渐恢复。该上转换发光纳米探针对次氯酸具有非常好的选择性和灵敏性,检测限可以达到3 nM。这种新颖的螯合物功能化上转换发光探针为细胞内活性氧的实时探测提供了一种有效的解决方案。相关成果发表在近期出版的Small杂志上(Small, 2015, DOI: 10.1002/smll.201501130)。