与定性荧光探针相比,定量荧光探针更有助于人们提高对对生命过程和疾病发展的理解。基于金属配合物的比率型荧光探针已有不少报道,但这些报道都集中于单分子,依赖于荧光探针与检测底物之间的化学反应实现定量检测。这类荧光探针检测的准确性受环境因素影响,同时检测底物的消耗还可能对生物正常的生理活动造成干扰。
近期,中山大学化学学院巢晖教授研究团队利用有机铂(II)配合物的自组装,构建了一例与检测底物无反应、双光子激发的比率型双发射荧光探针Pt1,并成功应用于生命过程的定量示踪。与传统有机铂(II)配合物通过形成Pt-Pt相互作用诱导自组装不同,Pt1的自组装依赖于配体间的π-π堆积及互补氢键。Pt1在单分子时具有罕见的蓝色发光(λem= 445 nm),而自组装过程中,Pt1除了保留蓝色发光,同时还出现黄色发光(λem= 574 nm),其黄光与蓝光的比值具有浓度依赖性。
图1. Pt1比率型双发射荧光探针原理示意图。
实验表明,Pt1的细胞摄取量与细胞膜完整性呈线性关系。利用不同浓度的乙醇孵育,作者构建了细胞膜受损的生物模型。在乙醇或非乙醇处理的细胞中,Pt1的蓝色发光强度均保持不变;而在细胞膜受损模型中,黄色发射强度呈乙醇浓度依赖性,因此黄色发射与蓝色发射的比值可以反映细胞膜的损伤程度。
2. Pt1定量指示细胞膜损伤程度示意图。
利用这一性质,Pt1成功应用于区分活细胞、细胞凋亡和坏死,同时还可以分析这一过程中细胞膜的损伤程度。斑马鱼急性炎症模型实验结果证实Pt1可进一步用于实时检测炎症过程中细胞膜的破损程度。
图3. 斑马鱼急性炎症模型中细胞膜损伤的实时检测。
相关结果发表Angewandte Chemie International Edition 上,中山大学化学学院欧阳乘博士为文章第一作者,陈禹副教授(中山大学)、张喜庭博士(香港大学)、巢晖教授(中山大学)为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、教育部、中央高校基本科研业务费和广州“珠江科技新星”计划等项目资助。
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Supramolecular Assembly of An Organoplatinum(II) Complex with Ratiometric Dual Emission for Two-Photon Bioimaging Cheng Ouyang, Yongguang Li, Thomas W. Rees, Xinxing Liao, Jianhua Jia, Yu Chen,* Xiting Zhang,* Liangnian Ji, Hui Chao* Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202014043