基于半导体聚合物点的细胞内单线态氧的荧光检测的研究

论文摘要

单线态氧（Singlet Oxygen,1O2）是活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）中非常重要的一种,在许多物理、化学、生物进程中都扮演着重要的角色,与众多疾病的产生、生物的老化以及生物体中很多生理过程都息息相关,被广泛应用在水污染治理、化学合成以及光动力癌症治疗中。然而,1O2作用的分子机制还没有完全清楚。在生物进程中,1O2在活细胞内的浓度定量对于各项生命活动是非常重要的。因此,对活细胞内的1O2的检测对于了解其在不同过程中的作用极其重要。传统的检测方法是直接检测法,是利用测量1O2在近红外1270 nm处的发光来达到检测的目的。然而,由于1O2的低量子效率和信噪比,以及在水中的寿命短,这种检测方法的效率被限制。此外,多种对1O2敏感的探针也被开发,用于1O2的检测和定量。分光光度检测方法是其中一种,这种探针当遇到1O2时,吸收强度会有变化,根据变化的速率,可以对1O2进行量化。这种检测方法虽然操作很方便,但是灵敏度较低,限制了探针在活细胞内的应用。化学发光法也是一种检测1O2的方法,被报道为有超高灵敏度的检测方法。基于化学发光的方法是通过检测探针遇到1O2后的化学发光强度变化来进行1O2的定量检测。但是这种方法也有许多缺点,例如,较低选择性和较高的毒性。近年来,在单线态氧传感方面,荧光法吸引了大量学者的眼球。荧光探针通常是通过监测探针接触1O2后的一系列性质的变化达到检测1O2的目的,比如波长或者发射强度等。这种方法具有高灵敏度、应答快速的优势,并且在微观方面拥有卓越的空间分辨率。虽然样品的本底荧光有时会有干扰,但是高的灵敏度和低的检测线依旧使荧光探针已经逐渐成为最有潜力的探针。半导体聚合物点（Semiconducting Polymer Dots,Pdots）由于拥有很高的亮度、很好的生物相容性和光稳定性经常被用来作为荧光探针,被广泛应用于荧光成像、传感和检测,光声成像,光热和光动力治疗中。半导体聚合物的优异的光捕捉能力为分子染料掺杂设计新功能提供了理想的体系。在本课题中,我们设计了一种Pdot探针进行活细胞内的1O2检测。我们在Pdots中掺杂了一种染料（Singlet Oxygen Sensor Green,SOSG）,这种染料在接触1O2后荧光强度会逐渐升高,但是不能进行活细胞内检测。我们以蓝光作为激发光源,利用聚合物与染料之间的荧光共振能量传递来监测染料探针对光敏剂产生的1O2的响应。并利用聚合物的荧光强度不变,染料的荧光强度变化,进行了一个比率荧光检测。主要工作内容如下:（1）我们利用半导体聚合物PFO作为供体,掺杂染料SOSG,用再沉淀法制备了Pdots。我们将红光激发的光敏剂（Chlorin e6,Ce6）作为1O2的产生来源。在对应波长光照射下,PFO将能量传递给SOSG。随着光敏剂产生的1O2逐渐增多,Pdot探针的荧光强度也随之升高。我们对Pdot探针进行了一系列表征,如尺寸、形貌、zeta电位、吸收和发射光谱等性质。通过对不同掺杂比的发射光谱的分析,证实聚合物PFO与染料SOSG之间确实存在着能量传递。然后,我们对细胞外的1O2检测效果进行了评估,结果证明这种Pdot探针的发射强度确实随着1O2浓度的增长在改变,有希望在活细胞内进行进一步的检测。（2）我们利用Pdot探针进行了活细胞内的1O2检测。将Pdots喂入癌细胞后,外加Ce6光敏剂进入体系。用650 nm的光激发Ce6产生1O2,共聚焦荧光显微镜监测细胞内的Pdots的荧光强度变化。采集的荧光图片显示,Pdot探针的绿色荧光随着光照时间增长,呈现越来越亮的趋势。结果证明,我们的Pdots对1O2在活细胞中的检测具有良好的应用前景。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 侯伟莹

导师: 吴长锋

关键词: 单线态氧,荧光探针,半导体聚合物点,活细胞内检测

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 吉林大学

分类号: Q2-33

总页数: 56

文件大小: 3467K

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