基于脫氧核酶的熒光探針用于細胞內(nèi)鋅、銅離子的檢測及成像.pdf

1、在生物體內(nèi)，金屬離子普遍參與生命過程，在許多生理過程中發(fā)揮著非常重要的作用。在這些金屬離子中，鋅離子作為人類生活中不可缺少的微量營養(yǎng)素，在基因的轉(zhuǎn)錄和神經(jīng)信號的傳輸中擔任著非常重要的角色。除此之外，鋅離子也是很多酶和蛋白質(zhì)的重要組成部分；銅離子作為另外一種具有高反應活性的金屬離子，在線粒體呼吸鏈中起著重要的作用，低水平的銅對許多生理活動有著重要的影響，如酶的調(diào)節(jié)，新陳代謝和細胞的免疫功能，然而，也有數(shù)據(jù)顯示高水平的銅可以導致神經(jīng)紊亂、肝

2、臟和腎的紊亂，以及與神經(jīng)退行性疾病和朊病毒病有關。細胞作為一個多級的網(wǎng)絡信號通路結(jié)構(gòu)，在這個通路中，鋅離子和銅離子廣泛地對生理功能起著調(diào)節(jié)作用，它們彼此之間相互作用、相互影響。因此，活細胞內(nèi)多種金屬離子的原位和實時檢測，不僅有利于我們進一步理解與之相關的各種生物功能和重大疾病調(diào)控中多種金屬離子彼此關聯(lián)、互相影響的關系及它們共同作用的過程，而且對全面的認識與多種金屬離子相關的各類生物事件和重大疾病具有重要意義，這也將為生物學以及醫(yī)學的研究

3、提供必要的依據(jù)。在目前已經(jīng)建立的測定金屬離子的方法中，雖然分子熒光成像法對于細胞內(nèi)鋅離子和銅離子的濃度和位置的檢測無疑是一種強有力的分析方法，而且基于有機熒光團和納米材料的成像探針也已經(jīng)取得了很大進步。但是，所有的熒光探針都只能單獨的區(qū)分細胞中的鋅離子和銅離子。到目前為止，對于單個細胞中鋅離子和銅離子的共同原位和實時檢測的探針還沒有出現(xiàn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設計和組裝了一種基于脫氧核酶修飾的納米金的雙色熒光探針，實現(xiàn)了對活

4、細胞內(nèi)Zn2+和Cu2+同時檢測及原位成像。該納米探針有以下幾部分組成：13 nm的AuNP；可特異性識別Zn2+和Cu2+的DNAzymes，DNAzymes的底物鏈分別標記熒光團和猝滅劑，其中熒光團標記在5’端，猝滅劑標記在3’端。熒光團的熒光可以被AuNP和猝滅劑猝滅。當納米探針進入到細胞里時，底物鏈將會在靶向物（Zn2+和Cu2+）的作用下斷裂，導致包含熒光團的DNA片段分離出來，產(chǎn)生與細胞內(nèi)Zn2+和Cu2+濃度相關的熒光信號

5、。該納米熒光探針展現(xiàn)了高的特異性，核酸穩(wěn)定性和良好的生物兼容性。而且，該納米探針可以通過原位的方式同時檢測細胞內(nèi)的Zn2+和Cu2+，提供靶向物質(zhì)的位置和濃度的信息。這對于深遠的理解與Zn2+和Cu2+相關的細胞生物事件和生物進程有重要的意義。構(gòu)建的這種策略也對檢測細胞內(nèi)多種金屬離子有著潛在的應用價值，可以幫助我們更好的理解金屬離子在生物化學、分子生物學、細胞毒理學的相關功能。⑵發(fā)展了一種基于氧化石墨烯和脫氧核酶的活細胞內(nèi)金屬離子同時成

6、像的方法。該方法結(jié)合了雜交鏈反應和氧化石墨烯，首次通過信號放大的方式檢測細胞內(nèi)Zn2+和Cu2+，并在活細胞內(nèi)進行高靈敏成像。以氧化石墨烯作為載體，發(fā)夾探針H1/H2和脫氧核酶負載于氧化石墨烯上，運載到細胞內(nèi)，在細胞內(nèi)Zn2+和 Cu2+的作用下，脫氧核酶底物鏈斷裂，釋放出可以引發(fā)雜交鏈反應的 DNA片段，產(chǎn)生與Zn2+和Cu2+濃度相關的熒光信號。該方法首次通過信號放大的方式高靈敏檢測并同時成像細胞內(nèi)的Zn2+和Cu2+，提供靶向物質(zhì)