2020-12-11 16:21:28, HORIBA
编辑:chen
2014年山东大学宋锋玲教授团队曾开发出一款TADF荧光染料,由于解决了一般染料疏水性问题,因此被广泛用于生物成像,尤其是活细胞的时间分辨荧光成像中。
但这种一代TADF染料(Ⅰ)的发光信号,在大气和水环境中很容易被氧气和水猝灭,导致成像信号强度发生损失,这一点也成为宋教授团队一直以来的攻克重点。
纳米封装法其实是一个常规方法,即通过对荧光染料分子进行包裹,从而隔绝氧气。但在本研究中,宋教授团队别出新意,他们在包裹时进行了特殊处理,最终得到不一样的结果:
首先,研究人员制备出TADF染料分子Ⅰ。
接着,将TADF染料Ⅰ共价锚定在SiO2纳米颗粒内部。
不同之处就在这里,研究人员最终选择锚定在内部而非外部,因为经过多次实验,他们发现:将TADF染料Ⅰ锚定在外部时,信号依旧猝灭;相反,锚定在内部却能解决这一问题。
最终,研究人员基于上述方法,制备出一种新型荧光材料——TADF染料Ⅱ(研究人员将之命名为NP-2), 从而实现毫秒级的发光寿命。
图1 制备NP-2纳米粒子的示意图
制备染料分子DCF-BYT(TADF染料Ⅰ),得到封装前驱体
DCP-BYT-SI,对其进行内部封装,最终得到NP-2
那么,问题来了,研究人员是如何验证“TADF染料Ⅱ不会被氧气和水猝灭”的呢?别急,让我们一起看看宋教授团队的验证过程。
首先,他们使用DeltaFlex荧光光谱仪,测试NP-2(即升级后的荧光材料)在PBS盐溶液中的荧光寿命。
经过测试,研究人员发现:无论是在大气还是氮气下,PBS盐溶液中的NP-2,其荧光延迟寿命都保持在毫秒级,可见NP-2的发光信号并未被O2猝灭。
图2 PBS缓冲液中NP-2的荧光寿命衰减曲线
c为空气中,d为 N2中,NP-2发光寿命
都保持在毫秒级(横坐标)
接着,宋教授团队又进一步检测NP-2在大气水环境中的发光寿命,发现NP-2依旧能够获得9.33 ms的毫秒级超长发光寿命。
以上都说明:封装纳米法制得的新型TADF染料Ⅱ——NP-2,能够有效避免水和氧气对发射信号的猝灭,并获得毫秒级的超长发光寿命。
不仅是超长的发光寿命,宋教授团队在一系列的表征中还发现,NP-2具备多种优势,使其在生物细胞成像领域具有广阔的应用前景。
首先NP-2荧光纳米颗粒细胞毒性比较低,生物相溶性良好。图3为NP-2进行染色后的细胞,红色部分为细胞质。我们能看出,NP-2作为一种小的亲水的SiO2纳米颗粒,很好的完成了对细胞质的染色,足以说明它的细胞活性良好,这为生物成像奠定了基础。
图3 细胞被NP-2染色后的共聚焦成像图
其次,NP-2荧光材料的生物成像效果也非常理想。宋教授团队对NP-2进行了荧光寿命成像(图4),通过右图我们可以清楚地看到染料在细胞不同位置的分布。
由此,基于以上的表征实验,研究人员验证了NP-2在活细胞的时间分辨荧光成像领域应用的光明前景,也为细胞生物学和临床应用开辟了新的可能性。
图4 NP-2在HeLa细胞的体外时间分辨荧光成像(FLIM)图
科研创新永无止境,但是很多创新与发明与其说是全新产物不如说是迭代产物,正如本研究中发现的TADF染料Ⅱ,就是在一代染料基础上的升级改良。
这种科研思路的妙处是问题明确,目标笃定、节省时间。不仅科研领域,在其他领域以及生活中,我们都需要有这样的思维方式来推陈出新以达到万象更新,怎么样,奋斗中的小伙伴,是不是豁然开朗了?
宋教授团队的这项工作近期在线发表于Chemical Communications感兴趣的同学可以自行去查看学习更详细的内容。
题目&杂志:Achieving long-lived thermally activated delayed fluorescence in the atmospheric aqueous environment by nano-encapsulation. Chem. Commun., 2019,55, 14522-14525
作者:Yingnan Wu, Long Jiao, Fengling Song, Miaomiao Chen, Dapeng Liu, Wei Yang, Yuming Sun, Gaobo Hong, Lingge Liu and Xiaojun Peng.
第一作者:吴蓥男博士生、焦龙博士生
通讯作者:宋锋玲教授、刘大鹏博士
DOI: https://doi.org/10.1039/C9CC07704A
课题组官网:https://www.x-mol.com/groups/flsong
>>>> 免责说明
HORIBA Scientific公众号所发布内容(含图片)来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有,HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享,供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处,请与我们取得联系,我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确,如有任何失误失实,敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。
>>>> HORIBA科学仪器事业部
HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案,如:光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术,旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年,距今已有200年历史。
如今,HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的重要选择,之后我们也将持续专注科研领域,致力于为全球用户提供更好的服务。
12-11
地方撷英 | 太湖观测站合作共建暨太湖水环境形势研讨会成功召开12-11
Nat Methods+Nat Comm双响,国内外蛋白组大牛连发4D-DIA重磅新成果12-11 景杰学术
生态环境部召开全国生态环境监测工作会议暨行风建设视频会12-11
总站动态 | 2020年重点流域水生态状况评价及质控技术交流会顺利召开12-11
P-MEC 2020,终于等到您!12-11
深海压力那么大,深海鱼为什么没被压死?12-11 云海科普
解读Nature成果:为什么豆科植物能与根瘤菌共生固氮?12-11 中国科普博览
药时代知识宝库|火热双12,一起充电,全力迎接2021年!12-11 药时代活动
降糖“潜力股”,礼来GIP / GLP-1双重激动剂显著降低2型糖尿病患者血糖水平和体重12-11 茉莉
FLT3抑制剂治疗AML研究进展12-11 精准药物
药时代诚聘英才,居家办公,共筑健康天下!12-11 药时代
氰基(-CN)结构是如何提高药物分子活性的?12-11 煮鹤焚琴
Tavotek专注于肿瘤与免疫疾病的新药研发12-11 Tavotek
零基础撰写国自然标书超级视频教程12-11 了然
相比本科和博士,为什么硕士毕业后最尴尬?12-11 了然
论文干货丨学术论文的常用表格12-11 了然
南京大学贫困生网上炫富? 校方回应:会给学生一个说法12-11 科研猫
导师都禁不住要推荐的好工具12-11 Openbiox
《欧洲心脏杂志》(IF=22.67):警惕中年早期的高血压,哪怕只是轻微偏高12-11 山菜