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基于黃綠色熒光碳點(diǎn)的硒醇納米探針的構(gòu)建及分析應(yīng)用研究

來(lái)源: X-MOL 2017-06-15 13:47:01

硒代半胱氨酸（Selecysteine, Sec）是含硒蛋白的一個(gè)基本構(gòu)建單元，執(zhí)行了體內(nèi)各種含硒物質(zhì)的大部分功能。熒光分析法具有高靈敏度、高選擇性并可原位、實(shí)時(shí)細(xì)胞成像等優(yōu)點(diǎn)。目前報(bào)道的測(cè)定Sec的光學(xué)探針主要為有機(jī)小分子熒光探針，存在光穩(wěn)定性差、不利于長(zhǎng)時(shí)間熒光成像的缺點(diǎn)。基于碳點(diǎn)（CDs）的納米熒光探針在一定程度上能夠減少甚至消除上述缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞中Sec的原位、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)表征。

近日，西北大學(xué)的楊小峰（點(diǎn)擊查看介紹）、李華（點(diǎn)擊查看介紹）課題組首次以間氨基酚為原料，合成并純化得到黃綠色熒光碳點(diǎn)（Y-G-CDs），該碳點(diǎn)具有量子產(chǎn)率高、熒光激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)較長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，他們以Y-G-CDs為熒光團(tuán)，2,4-二硝基苯磺酰基（DNS）為識(shí)別基團(tuán)，制備了表面含有2,4-二硝基苯磺酰胺的納米熒光探針（CD-DNS）。該探針可選擇性檢測(cè)硒醇類物質(zhì)(Figure 1)。

Figure 2. (A) Fluorescence spectra of CD-DNS (20 μg mL-1) upon addition of increasing concentrations of Sec (0-40 μM) in phosphate buffer. (B) Time course of fluorescence intensity of CD-DNS (20 μg mL-1) in the presence of Sec (40 μM), Cys (100 μM), and GSH (1 mM) in phosphate buffer. λex/λem = 450/514 nm.

由于表面含有2,4-硝基苯，探針CD-DNS幾乎無(wú)熒光產(chǎn)生，而基于Sec中-Se-強(qiáng)的親核能力，可與探針的2,4-二硝基苯磺酰胺發(fā)生親核取代反應(yīng)，從而導(dǎo)致體系的熒光信號(hào)顯著升高，由此實(shí)現(xiàn)細(xì)胞中Sec的高靈敏度、高選擇性檢測(cè)（Figure 2A）。動(dòng)力學(xué)研究表明，該反應(yīng)速率較快，10分鐘后體系熒光信號(hào)趨于穩(wěn)定（Figure 2B）。除此之外，細(xì)胞中其他硫醇類化合物，如谷胱甘肽（GSH）、半胱氨酸（Cys）和高半胱氨酸（Hcy）對(duì)檢測(cè)Sec干擾較小，CD-DNS對(duì)Sec的檢測(cè)表現(xiàn)出很好的選擇性（Figure 3）。

Figure 3. Fluorescence intensity of CD-DNS (20 μg mL-1) in the presence of various analytes in phosphate buffer. Cys and Hcy are both 100 μM. The concentrations of other analytes are 1.0 mM. λex/λem =450/514 nm.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CD-DNS對(duì)外源和內(nèi)源硒醇均表現(xiàn)出較好的細(xì)胞成像效果。CD-DNS染色的L929細(xì)胞無(wú)明顯熒光信號(hào)（Figure 4a）。在CD-DNS染色的細(xì)胞中加入外源Sec后，體系熒光明顯增強(qiáng)(Figure 4B)。利用不同濃度Na2SeO3誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生硒醇類物質(zhì)，然后用CD-DNS染色細(xì)胞，體系熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，其熒光信號(hào)與Na2SeO3的濃度成正相關(guān)（Figure 4C and 4D）。這說(shuō)明該探針可用于內(nèi)源硒醇的定量檢測(cè)，這一研究成果近期發(fā)表在Analytical Chemistry 上。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助（nos. 21475105, 21275117, 21375105）。

Figure 4. Confocal fluorescence images of Sec in L929 cells. Cells were incubated with CD-DNS (20 μg mL-1) for 6 h, and then subjected to different treatments; (A) control (no Sec); (B) cells treated with Sec (40 μM). (C) and (D) were the cells pretreated with 5 or 10 μM of Na2SeO3 for 12 h, respectively, followed by incubation with CD-DNS (20 μg mL-1) for additional 6 h. Scale bar: 30 μm.

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