基于负载荧光Ir(III)和Pt(II)配合物的嵌段共聚物胶束的细胞内氧传感器

《Journal of Polymer Science》：Intracellular Oxygen Sensors Based on Block Copolymer Micelles Loaded With Phosphorescent Ir(III) and Pt(II) Complexes

聚合物胶束负载磷光过渡金属配合物作为新型氧传感器，通过研究不同疏水链段（PS35、PMMA55、PBd90、PDMS15、PCL45）与Ir(III)/Pt(II)配合物的复合体系，发现Ir3@PCL45-b-PEG115系统在细胞内实现定量氧浓度检测（分辨率35-40 mmHg），具有线性斯泰恩-奥沃默曲线和低细胞毒性。

　　

摘要

聚合物胶束是用于携带疏水分子的理想纳米载体，但将其作为生理参数传感器的研究仍处于探索阶段。本研究探讨了将荧光过渡金属复合物引入嵌段共聚物胶束中的方法，并分析了组成和结构对胶束稳定性和光物理性质的影响。此外，还评估了这类纳米传感器作为新型氧传感器的潜力，其响应基于荧光物质的寿命。所制备的胶束由聚乙二醇（PEG）与多种疏水嵌段组成，具体包括：聚苯乙烯（PS₃₅-b-PEG₁₁₅）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA₅₅-b-PEG₉₅）、聚丁二烯（PBd₉₀-b-PEG₁₁₅）、聚二甲基硅氧烷（PDMS₁₅-b-PEG₁₁₅）和聚己内酯（PCL₄₅-b-PEG₁₁₅）。实验中使用了六种荧光复合物作为负载物，其中包括三种铂（Pt(II)）和三种铱（Ir(III)）化合物。通过沉降稳定性、荧光衰减和氧敏感性的测试，发现含有2 wt.% Ir(III)的Ir3@PCL₄₅-b-PEG₁₁₅体系是最优的生物传感系统。对该体系进行了负载效率、粒径分布、环境参数交叉敏感性、Stern–Volmer曲线以及MTT细胞毒性等方面的评估。共聚焦显微镜和荧光寿命成像显微镜（PLIM）显示，该传感器能高效地进入CHO-K1和HeLa细胞。在低氧、常氧及中等氧浓度条件下，该传感器表现出明显的荧光寿命差异，从而实现了细胞内氧浓度的定量检测，pO₂分辨率可达35–40 mm Hg，适用于细胞单层和悬浮液两种实验环境。

图形摘要

本文介绍了一种基于荧光嵌段共聚物胶束的新型氧传感器。研究使用了六种荧光复合物和五种聚乙二醇嵌段共聚物来制备这些胶束，并从中筛选出了具有最佳性能的系统——该系统具有线性Stern–Volmer曲线，在细胞实验中能够有效区分有氧和缺氧状态。

数据获取声明

如需获取支持本研究结果的数据，可向相应作者提出合理请求。