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用于活细胞检测甲醛的反应型荧光探针

甲醛是重要的工业品,同时也是挥发性化学污染物,现已经被归为致癌物质。外源性甲醛的接触多是通过吸入或摄入,内源性。

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生产的甲醛是通过酶系统介导的一个生理过程,如对氨基脲敏感的胺氧化酶(SSAO)可以生成甲醛,而机体中也存在相应的分子机制来除掉甲醛。在人的健康大脑中,甲醛的含量是0.2-0.4 mM, 适量甲醛在人的记忆存储、保留及长时间的记忆检索方面有很重要的作用。然而甲醛过量会损害中枢神经系统,减弱人的记忆和认知能力,引起神经元退行性病变,如阿尔兹海默症。


测定甲醛含量的常见方法有高效液相色谱法、气相色谱法、放射检验等,但是大都灵敏度低,有的需要侵入性破坏生物组织。近年来,光学成像分析得到了广泛的研究。韩国国民大学Daniel Thangadurai团队曾基于BODIPY母体设计合成了一种开关型荧光探针,可以有效测定甲醛。法国的J. Hue团队也合成了一种传感器,可以实现对甲醛的实时监测。虽然光学分析在测定甲醛领域有了一定的研究发现,但是相关成果还是很少,尤其是具有很好生物相容性的光学传感器鲜有报道。


最近,美国伊利诺伊大学的Jefferson Chan团队合成了一种反应型的荧光探针FP1,可用于检测生物活细胞内的甲醛。探针结构中包含荧光发色团、甲醛反应活性部分、荧光猝灭剂等三部分。探针分子中存在d-PeT效应,显示几乎无荧光;反应活性部分在甲醛的协同作用下进行重排、水解过程,最终分子中无d-PeT效应,分子显示强荧光。


该团队将此研究结果应用于细胞内荧光成像。当活细胞内只含有探针时,几乎无荧光。当向含探针的活细胞内分别加入1、2.5、5 mM的甲醛后,细胞呈现强荧光。该探针对甲醛的检测具有很好的选择性、灵敏度和实时性。尤其是在生物活细胞中的检测应用,会对将来的甲醛检测研究步入更高的水平产生重要的影响。


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