细胞质膜可视化成像:聚集诱导发光(AIE)探针新用途

杨杰 李振

引用本文: 杨杰, 李振. 细胞质膜可视化成像:聚集诱导发光(AIE)探针新用途[J]. 有机化学, 2019, 39(11): 3304-3305. doi: 10.6023/cjoc201900001 shu
Citation:  Yang Jie, Li Zhen. Visual Imaging of Plasma Membrane: New Application for Aggregation Induced Emission (AIE) Probe[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2019, 39(11): 3304-3305. doi: 10.6023/cjoc201900001 shu

细胞质膜可视化成像:聚集诱导发光(AIE)探针新用途

    通讯作者: Li Zhen, E-mail: lizhen@whu.edu.cn

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  • 细胞质膜(PM)是指包围在细胞表面的一层极薄的膜, 其基本作用是维护细胞内微环境的相对稳定, 并参与同外界进行物质交换、能量和信息传递.此外, 它还在细胞的生长、分裂及分化中起重要作用. PM的异常通常是多种疾病出现的重要标志, 因此, 实现在复杂系统中对PM的可视化成像是当前一个重要研究方向[1].

    在生物体系的可视化成像中, 有机荧光成像由于成本低、生物相容性好且灵敏度高等优势而备受关注[2].通常, 许多有机荧光染料在聚集态下容易产生聚集猝灭发光(ACQ, Aggregation Caused Quenching)现象, 严重限制了其在生物成像中的应用[3]. 2001年, 唐本忠等[4]发现一些有机荧光染料在溶解状态下不发光或者发光很弱, 但是在聚集态下能产生强烈的荧光, 他们将这一奇特的现象定义为聚集诱导发光(AIE, Aggregation Induced Emission). AIE的发现能够从根本上解决ACQ效应, 在包括生物成像等多个领域表现出广阔的应用前景[5, 6].

    最近, 四川大学化学学院余孝其课题组以嘌呤为骨架设计了一个水溶性的AIE化合物Pent-TMP(图 1), 通过疏水相互作用以及静电相互作用, Pent-TMP能够与PM产生特异性结合, 从而实现富集和染色[7].作者还探索了Pent-TMP在不同复杂系统中PM成像的潜在应用.实验结果表明, 由于Pent-TMP奇特的AIE性质和良好的水溶性, 其在2D/3D细胞、老鼠大脑组织模型以及活体斑马鱼中都表现出了超高清的PM成像效果.而且, 相比于一些商品化的PM染色剂, Pent-TMP体现出明显优势, 包括更好的生物相容性、更快的染色速度以及更高的PM结合特异性等.这将对其他新型荧光探针的设计起到良好的指导与促进作用.

    图 1

    图 1.  (A) AIE染料Pent-TMP标记细胞质膜(PM)示意图、(B) Pent-TMP和NucRed标记的原代海马神经元三维再现图像、(C) Pent-TMP标记的小鼠大脑红细胞分布的三维再现图像和(D) Pent-TMP标记的斑马鱼鳃细胞质膜图像
    Figure 1.  (A) Schematic diagram of plasma membrane (PM) stained with AIE dye Pent-TMP, (B) the 3D reconstructed image of primary hippocampal neurons stained with Pent-TMP and NucRed, (C) the 3D reconstructed image of the distribution of erythrocytes in mouse brain stained with Pent-TMP, and (D) image of zebrafish gills stained with Pent-TMP

    1. [1]

      Weissleder, R.; Pittet, M. J. Nature 2008, 452, 580. doi: 10.1038/nature06917

    2. [2]

      Zong, L. Y.; Zhang, H. Q.; Li, Y. Q.; Gong, Y. B.; Li, D. Y.; Wang, J. Q.; Wang, Z.; Xie, Y. J.; Han, M. M.; Peng, Q.; Li, X. F.; Dong, J. F.; Qian, J.; Li, Q. Q.; Li, Z. ACS Nano 2018, 12, 9532. doi: 10.1021/acsnano.8b05090

    3. [3]

      Mei, J.; Leung, N. L. C.; Kwok, R. T. K.; Lam, J. W. Y.; Tang, B. Z. Chem. Rev. 2015, 115, 11718. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00263

    4. [4]

      Luo, J.; Xie, Z. L.; Lam, J. W. Y.; Cheng, L.; Chen, H. Y.; Qiu, C. F.; Kwok, H. S.; Zhan, X. W.; Liu, Y. Q.; Zhu, D. B.; Tang, B. Z. Chem. Commun. 2001, 1740.

    5. [5]

      Yang, J.; Chi, Z.; Zhu, W.; Tang, B. Z.; Li, Z. Sci. China, Chem. 2019, 62, 1090. doi: 10.1007/s11426-019-9512-x

    6. [6]

      Feng, G.; Liu, B. Acc. Chem. Res. 2018, 51, 1404. doi: 10.1021/acs.accounts.8b00060

    7. [7]

      Shi, L.; Liu, Y. H.; Li, K.; Sharma, A.; Yu, K. K.; Ji, M. S.; Li, L. L.; Zhou, Q.; Zhang, H.; Kim, J. S.; Yu, X, Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2019, DOI: 10.1002/anie.201909498. doi: 10.1002/anie.201909498

  • 图 1  (A) AIE染料Pent-TMP标记细胞质膜(PM)示意图、(B) Pent-TMP和NucRed标记的原代海马神经元三维再现图像、(C) Pent-TMP标记的小鼠大脑红细胞分布的三维再现图像和(D) Pent-TMP标记的斑马鱼鳃细胞质膜图像

    Figure 1  (A) Schematic diagram of plasma membrane (PM) stained with AIE dye Pent-TMP, (B) the 3D reconstructed image of primary hippocampal neurons stained with Pent-TMP and NucRed, (C) the 3D reconstructed image of the distribution of erythrocytes in mouse brain stained with Pent-TMP, and (D) image of zebrafish gills stained with Pent-TMP

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  • 发布日期:  2019-11-25
  • 网络出版日期:  2019-11-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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