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手性CuxOS@ZIF-8纳米探针用于超灵敏定量检测体内硫化氢（H2S）
发布时间：2020-09-02     作者：harry   分享到：
众所周知，硫化氢（H2S）是生命有机体中的重要气体传输剂，在调节细胞生长、抗炎等一系列生物过程中发挥重要作用。研究发现H2S的异常调节与糖尿病、肝硬化等疾病有关。因此，开发在生物系统中准确监测H2S的方法非常重要。目前，已经开发了电化学分析、表面增强拉曼散射等多种方法来检测和跟踪生物系统中的H2S。虽然已经取得了重大进展，但是仍有一些关键问题需要解决，例如灵敏度低、活细胞定量、标本破坏和光毒性。还有一个特殊挑战是，当比复杂生物系统中的H2S浓度更高时，将受到谷胱甘肽（GSH）等化学物质的干扰。因此，开发适用于复杂生物系统、能以高灵敏度和选择性检测H2S的策略异常重要。此外，圆二色性（CD）光谱是一种理想且功能强大的生物检测分析技术，因为其能以高灵敏度进行无损细胞分析。

【成果简介】

基于此，江南大学的徐丽广教授（通讯作者）团队报道了一种CuxOS@ZIF-8纳米结构的探针，利用该探针能量化活细胞中和体内的硫化氢（H2S）水平。利用沸石咪唑盐骨架-8（ZIF-8）作为封装外壳，以改善该探针的选择性。研究发现使用这种独特的纳米结构，可以成功实现活细胞中H2S的超灵敏定量和生物成像。其中，在圆二色光谱（CD）和荧光模式的检测下限分别是每106个细胞中为0.8和5.3 nmol。同时，研究发现将手性CuxOS NPs转化为非手性CuxS NPs有助于实现超灵敏检测。此外，该探针还可以用于检测和追踪荷瘤动物体内的H2S水平。总之，这些发现为建立临床定量追踪和分析检测平台提供了新思路。研究成果以题为“Chiral CuxOS@ZIF-8 Nanostructures for Ultrasensitive Quantifcation of Hydrogen Sulfde In Vivo”发布在国际**期刊Adv. Mater.上。





【图文解读】





图一、CuxOS-Cy3@ZIF-8纳米探针的表征
（A）CuxOS-Cy3的TEM图像；
（B）CuxOS-Cy3@ZIF-8的TEM图像；
（C）CuxOS-Cy3@ZIF-8的EDS映射图像；
（D）CuxOS-Cy3的X射线光电子能谱。




图二、与Na2S反应后，对该纳米探针的表征
（A-B）与Na2S反应前后，CuxOS-Cy3@ZIF-8探针的CD和荧光光谱；
（C-D）添加Na2S后，CuxOS-Cy3的Cu和S X射线光电子能谱。




图三、CuxOS-Cy3@ZIF-8纳米探针基于CD和FL双模式检测H2S
（A）纳米探针对不同的Na2S（H2S的供体）有响应的CD光谱；
（B）Na2S的浓度与相应的ΔCD（ΔCD=CD488-CD560）强度之间的线性关系；
（C）CuxOS-Cy3@ZIF-8与不同的Na2S反应的荧光光谱；
（D）在不同Na2S浓度下，在560 nm荧光峰强度的标准曲线。




图四、该纳米探针基于CD和FL双模式检测活细胞中的H2S
（A）经CuxOS-Cy3@ZIF-8预处理的HeLa细胞，与不同浓度H2S反应的共聚焦图像；
（B）H2S的标准曲线对应于发射荧光比（I560/I450）；
（C）通过不同的H2S处理，再与探针一起预孵育的Hela细胞的ΔCD值（ΔCD=CD488-CD560）；
（D）ΔCD值是H2S浓度的函数。




图五、CuxOS@ZIF-8纳米探针在小鼠体内的应用
（A）PCS-460-010神经元核、MCF-7和HeLa神经元核与探头的共凝聚图形；
（B）利用CuxOS-Cy3@ZIF-8纳米探针在荷瘤小鼠模型中对内源性H2S成像。

【小结】

结合以上所说，原作者设计构思新一种新的纳米技术设备构造，即CuxOS@ZIF-8納米电极，行对H2S实施超精准和进行性监测。充分利用CD和荧光光谱分析双的信号，该测试探针不光能在身体外精确性监测H2S，况且还能在活癌细胞和身体里查重H2S。进行实验結果呈现，当手性CuxOS被还原成为非手性CuxOS时，能有效的推动超敏测试。自始至终，该做法过活物催化反应、生态学激光散斑和生命安全物理学物理诊断等各个领域的手性微米结构特征学习救亡图存了新的条件。

文献链接：Chiral CuxOS@ZIF-8 Nanostructures for Ultrasensitive Quantification of Hydrogen Sulfide In Vivo.（Adv. Mater., 2020, DOI: 10.1002/adma.201906580）