AbstractNear infrared (NIR) emitting semiconductor quantum dots can be excellent fluorescent nanoprobes, but the poor biodegradability and potential toxicity limits their application. The authors describe a fluorescent system composed of graphene quantum dots (GQDs) as NIR emitters, and novel MnO2 nanoflowers as the fluorescence quenchers. The system is shown to be an activatable and biodegradable fluorescent nanoprobe for the “turn-on” detection of intracellular glutathione (GSH). The MnO2-GQDs nanoprobe is obtained by adsorbing GQDs onto the surface of MnO2 nanoflowers through electrostatic interaction. This results in the quenching of the NIR fluorescence of the GQDs. In the presence of GSH, the MnO2-GQDs nanoprobe is degraded and releases Mn2+ and free GQDs, respectively. This gives rise to increased fluorescence. The nanoprobe displays high sensitivity to GSH and with a 2.8 μM detection limit. It integrates the advantages of NIR fluorescence and biodegradability, selectivity, biocompatibility and membrane permeability. All this makes it a promising fluorescent nanoprobe for GSH and for cellular imaging of GSH as shown here for the case of MCF-7 cancer cells. Graphical abstractA biodegradable NIR fluorescence nanoprobe (MnO2-GQDs) for the “turn-on” detection of GSH in living cell was established, with the NIR GQD as the fluorescence reporter and the MnO2 nanoflower as the fluorescence quencher.

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基于二氧化锰纳米花和石墨烯量子点的可生物降解纳米探针用于活细胞中谷胱甘肽的近红外荧光成像

摘要 近红外（NIR）发射半导体量子点是一种优良的荧光纳米探针，但生物降解性差和潜在的毒性限制了其应用。作者描述了由石墨烯量子点 (GQD) 作为 NIR 发射器和新型 MnO2 纳米花作为荧光猝灭剂组成的荧光系统。该系统被证明是一种可激活和可生物降解的荧光纳米探针，用于“开启”检测细胞内谷胱甘肽 (GSH)。MnO2-GQDs 纳米探针是通过静电相互作用将 GQDs 吸附到 MnO2 纳米花的表面上获得的。这导致 GQD 的 NIR 荧光猝灭。在 GSH 存在下，MnO2-GQDs 纳米探针降解并分别释放 Mn2+ 和游离 GQDs。这导致荧光增加。纳米探针对 GSH 具有高灵敏度，检测限为 2.8 μM。它综合了近红外荧光和生物降解性、选择性、生物相容性和膜渗透性的优点。所有这些使其成为用于 GSH 和 GSH 细胞成像的有前途的荧光纳米探针，如此处针对 MCF-7 癌细胞的情况所示。图形摘要建立了一种可生物降解的 NIR 荧光纳米探针 (MnO2-GQDs)，用于“开启”检测活细胞中的 GSH，其中 NIR GQD 作为荧光报告分子，MnO2 纳米花作为荧光猝灭剂。所有这些使其成为用于 GSH 和 GSH 细胞成像的有前途的荧光纳米探针，如此处针对 MCF-7 癌细胞的情况所示。图形摘要建立了一种可生物降解的 NIR 荧光纳米探针 (MnO2-GQDs)，用于“开启”检测活细胞中的 GSH，其中 NIR GQD 作为荧光报告基因，MnO2 纳米花作为荧光猝灭剂。所有这些使其成为用于 GSH 和 GSH 细胞成像的有前途的荧光纳米探针，如此处针对 MCF-7 癌细胞的情况所示。图形摘要建立了一种可生物降解的 NIR 荧光纳米探针 (MnO2-GQDs)，用于“开启”检测活细胞中的 GSH，其中 NIR GQD 作为荧光报告基因，MnO2 纳米花作为荧光猝灭剂。