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福建物构所基于双激发比率型稀土上转换荧光标记实现胞内次氯酸根

2019-12-02 14:23:48
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细胞微环境的变化与许多生理和病理过程密切相关。开发无创荧光探针监测细胞内生物分子含量或生理参数的微小变化具有重要的生物学意义和医学价值。然而,目前大多数细胞内荧光分析方法仅提供非定量荧光成像,其灵敏度和准确度难以满足实际监测要求。

福建结构研究所功能纳米结构设计与组装重点实验室陈雪元团队,在中国科学院战略试点科技项目、中国科学院创新国际团队、国家自然科学基金会和中国科学院青年促进会的支持下,首次提出了近红外双激发比型上转换策略,实现细胞内生物分子的精确检测。该团队研发了一种聚合物f127包覆的水溶性染料敏化稀土上转换荧光探针,该探针利用近红外染料ir808到yb/er共掺杂nagdf4上转换纳米粒子的高效能量转移和低背景荧光信号,在808纳米激发下实现次氯酸盐(clo-)的超灵敏检测,检测限低至16.1纳米(图1)。同时,以980纳米激发的上转换发光为参考信号,减少了细胞内复杂环境和探针分布不均匀造成的检测偏差。通过设计一种新的近红外双激发共聚焦显微镜系统,研究团队成功实现了对活细胞mcf-7内源和外源clo- in的精确定量分析(图2)。双激发比检测策略可以通过改变近红外染料的响应组而扩展到各种细胞内生物分子的检测,为监测活细胞的生理过程和诊断疾病提供了重要的工具。相关结果发表在《高级科学》(ADV. SCI.2019,1901874)杂志上。9月24日全文。柯建新,上海科技大学福建建筑学院博士生,是论文的第一作者。

图1是基于双激发比型上转换荧光(ucl)的细胞内检测的示意图:(a)980/808纳米双激发比型ucl探针的组成和分析物的clo猝灭敏化上转换发光机制;(b)从染料到上转换纳米粒子的能量转移过程;探针与细胞内clo的比率检测。

图2 (a)近红外双激发共焦显微系统光路结构示意图;探针标记的mcf-7细胞在808 nm激发下与不同浓度的clo- (0,0.5,1和2微米)孵育后的ucl光谱;(c)双激发ucl比率(nuclex 808/nuclex 980),通过在对应于图(b)的980纳米激发下归一化540纳米发光强度而获得;在不同ucnps浓度下,ucn 808(d)和ucl比(e)对氯的浓度依赖性曲线为0。活细胞标准曲线的建立和精确量化;黑点是图(e)中ucl比率的平均值;红点(1)-(4)是分别用0、0.5、1和2微米clo孵育的细胞的ucl比率。

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