[发明专利]一种线粒体-核仁可逆迁移荧光碳点的制备及在监测细胞活性中的应用有效

专利信息
申请号: 202010042425.4 申请日: 2020-01-15
公开(公告)号: CN111072011B 公开(公告)日: 2021-05-28
发明(设计)人: 李朝辉;孙远强;郭硕 申请(专利权)人: 郑州大学
主分类号: C01B32/15 分类号: C01B32/15;C09K11/65;G01N21/64
代理公司: 郑州优盾知识产权代理有限公司 41125 代理人: 王红培
地址: 450001 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 线粒体 核仁 可逆 迁移 荧光 制备 监测 细胞 活性 中的 应用
【说明书】:

发明提供了一种线粒体‑核仁可逆迁移荧光碳点的制备及其在监测细胞活性中的应用,荧光碳点在细胞状态良好时聚集在线粒体内,在细胞凋亡的过程中部分迁移至核仁,细胞状态恢复时又返还至线粒体内;所述荧光碳点的制备步骤如下:将无水柠檬酸加入到水中充分溶解,之后加入N,N‑二甲基苯胺,混合液移入微波管中,在160℃下反应1‑4h,反应液经柱层析分离,得到荧光碳点。本发明能够通过碳点在核仁和线粒体的空间分布比率来判断细胞所处的状态,碳点在细胞内的分布位置随着细胞活性的动态可逆变化而可逆变化,因此可实现实时监测细胞活性的功能。

技术领域

本发明涉及荧光碳点和生物传感技术领域,具体涉及一种线粒体-核仁可逆迁移荧光碳点的制备及在监测细胞活性中的应用。

背景技术

细胞活性在生物学、病理学、医学等研究领域有着非常重要的作用,例如,监测细胞活性可用于评估药物疗效、药物筛选、探究生物试剂(如抗生素、纳米颗粒、荧光分子探针)毒性等,迄今为止,已有很多工具用于监测细胞活性,如透射电子显微镜,扫描电子显微镜等,但是通过显微镜下的细胞形态只能粗略的估计细胞所处的状态,为了更准确的定量监测细胞活性,一些有机试剂被应用于细胞活性的检测,如MTT (3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐),WST-8 (2-(2-甲氧基-4-硝苯基)-3-(4-硝苯基)-5-(2,4-二磺基苯)-2H-四唑单钠盐)等,他们在电子耦合试剂存在的情况下,可以被线粒体内的一些脱氢酶还原生成橙黄色的甲臜染料。细胞增殖越多越快,则橙黄色越深,因此可通过比色法来判断细胞活性。与比色探针相比,荧光探针具有灵敏度高、可实现原位实时观察等优点,此外,荧光成像技术易于操作、对生物样品损伤小、比较适合应用于生物研究。据我们所知,仅有为数不多的几篇文献报道的荧光探针可用于细胞活性的可逆监测,荧光探针在细胞状态良好时靶向线粒体,在细胞凋亡的过程中迁移到核仁内,在细胞状态恢复时又回到线粒体内。但是这些荧光探针的合成步骤较为复杂,合成成本较高等缺点严重限制了他们在细胞成像领域的应用,因此,开发出一种易于合成,成本低廉的新型荧光材料用于细胞活性的监测是很有必要的。

碳点作为碳家族一种新型的纳米材料,因其原材料资源丰富、廉价易得、水溶性好、生物相容性好等优点,引起了人们的广泛关注。目前,已有许多碳点应用于生物标记、药物靶向、细胞成像等众多领域。据我们所知,目前尚未有碳点被报道应用于细胞活性的动态可逆化监测,在此项工作中,我们通过微波辅助法合成了一种橙色荧光碳点用于细胞活性的动态可逆监测。

发明内容

本发明提出了一种线粒体-核仁可逆迁移荧光碳点的制备及在监测细胞活性中的应用,所述荧光碳点在细胞状态良好时聚集在线粒体内,在凋亡过程中部分迁移至核仁,在细胞状态恢复时又回到线粒体内,因此可通过碳点在核仁和线粒体的空间分布比率来判断细胞所处状态。此方法可有效的避免因荧光碳点浓度和检测仪器参数差异等外部因素带来的误差。值得一提的是,经优化可得此碳点的孵育时间为40分钟,如此短的孵育时间可有效的避免在实际应用中试剂与生物样本的反应。此外,此荧光碳点的荧光强度随粘度增大而增强,因此在用于细胞成像时可实现免洗的功能,可有效的简化操作步骤,提高工作效率。

实现本发明的技术方案是:

一种线粒体-核仁可逆迁移荧光碳点在监测细胞活性中的应用,所述荧光碳点在细胞状态良好时聚集在线粒体内,在凋亡过程中部分迁移至核仁,在细胞状态恢复时又回到线粒体内,在固定细胞中碳点则聚集在核仁内,因此可通过碳点在核仁和线粒体的空间分布比率来判断细胞所处状态。

荧光碳点的制备方法为:将无水柠檬酸加入到水中,溶解后加入N,N-二甲基苯胺,混合液移入微波管中,在160 ℃下反应1-4小时,反应液经柱层析分离,得到荧光碳点。

经测试可得,该碳点的激发波长和发射波长分别为488 nm和585nm,并且具有一定的激发依赖性;在pH 3-12范围内荧光强度无明显变化,在各种生物分子的存在下荧光强度无明显变化,说明其适用于细胞成像。此外,碳点在应用于细胞成像时可免除洗涤的操作步骤,此结果可归因于碳点的荧光强度随着粘度的增大而增强的性质。

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