锰工程化碳点用于极性与半胱氨酸的双响应荧光检测及细胞内半胱氨酸成像

《Journal of Fluorescence》：Mn-Engineered Carbon Dots for Dual-Responsive Fluorescence Detection of Polarity and Cysteine with Intracellular Cysteine Imaging

　　摘要：同时监测环境极性半胱氨酸（Cys）对于理解细胞微环境和疾病相关的生理过程具有重要意义。然而，能够对环境极性和Cys进行双重响应传感的荧光探针仍鲜有报道。在此，以MnCl?和D-色氨酸为前驱体，成功合成了锰工程化的色氨酸衍生碳量子点（Mn-TrpCDs）。结构表征表明，Mn原子通过N/O配位在碳骨架中原子级分散并稳定存在，所得碳量子点粒径均一、石墨化程度适中，且表面官能团丰富。在373 nm激发光照射下，Mn-TrpCDs展现出以452 nm为中心的强蓝光发射，并对环境极性和Cys表现出明显的双重荧光响应。荧光强度随溶剂极性增大而逐步增强，并在0–80 μM浓度范围内对Cys表现出优异的线性响应，检测限（LOD）为0.31 μM。此外，该探针在10分钟内即可达到稳定的荧光响应，并表现出优异的耐盐性、宽pH适应性、出色的光稳定性以及对多种潜在干扰物的高选择性。得益于其低细胞毒性和良好的生物相容性，Mn-TrpCDs成功实现了HK-2细胞内Cys的荧光成像。据我们所知，这是首次报道锰工程化碳量子点作为双重响应荧光探针用于同时检测环境极性和Cys的研究。本工作为构建多功能锰工程化碳量子点荧光探针提供了一种简单策略，并拓展了其在荧光传感和生物成像领域的潜在应用。同时监测环境极性半胱氨酸（Cys）对于理解细胞微环境和疾病相关的生理过程具有重要意义。然而，能够对环境极性和Cys进行双重响应传感的荧光探针仍鲜有报道。在此，以MnCl?和D-色氨酸为前驱体，成功合成了锰工程化的色氨酸衍生碳量子点（Mn-TrpCDs）。结构表征表明，Mn原子通过N/O配位在碳骨架中原子级分散并稳定存在，所得碳量子点粒径均一、石墨化程度适中，且表面官能团丰富。在373 nm激发光照射下，Mn-TrpCDs展现出以452 nm为中心的强蓝光发射，并对环境极性和Cys表现出明显的双重荧光响应。荧光强度随溶剂极性增大而逐步增强，并在0–80 μM浓度范围内对Cys表现出优异的线性响应，检测限（LOD）为0.31 μM。此外，该探针在10分钟内即可达到稳定的荧光响应，并表现出优异的耐盐性、宽pH适应性、出色的光稳定性以及对多种潜在干扰物的高选择性。得益于其低细胞毒性和良好的生物相容性，Mn-TrpCDs成功实现了HK-2细胞内Cys的荧光成像。据我们所知，这是首次报道锰工程化碳量子点作为双重响应荧光探针用于同时检测环境极性和Cys的研究。本工作为构建多功能锰工程化碳量子点荧光探针提供了一种简单策略，并拓展了其在荧光传感和生物成像领域的潜在应用。