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Ratiometric Nanoparticle Probe Based on FRET-Amplified Phosphorescence for Oxygen Sensing with Minimal Phototoxicity.
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-06-25 , DOI: 10.1002/smll.202002494 Pichandi Ashokkumar 1, 2 , Nagappanpillai Adarsh 1 , Andrey S Klymchenko 1
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2020-06-25 , DOI: 10.1002/smll.202002494 Pichandi Ashokkumar 1, 2 , Nagappanpillai Adarsh 1 , Andrey S Klymchenko 1
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Luminescent oxygen probes enable direct imaging of hypoxic conditions in cells and tissues, which are associated with a variety of diseases, including cancer. Here, a nanoparticle probe that addresses key challenges in the field is developed, it: i) strongly amplifies room temperature phosphorescence of encapsulated oxygen‐sensitive dyes; ii) provides ratiometric response to oxygen; and iii) solves the fundamental problem of phototoxicity of phosphorescent sensors. The nanoprobe is based on 40 nm polymeric nanoparticles, encapsulating ≈2000 blue‐emitting cyanine dyes with fluorinated tetraphenylborate counterions, which are as bright as 70 quantum dots (QD525). It functions as a light‐harvesting nanoantenna that undergoes efficient Förster resonance energy transfer to ≈20 phosphorescent oxygen‐sensitive platinum octaethylporphyrin (PtOEP) acceptor dyes. The obtained nanoprobe emits stable blue fluorescence and oxygen‐sensitive red phosphorescence, providing ratiometric response to dissolved oxygen. The light harvesting leads to ≈60‐fold phosphorescence amplification and makes the single nanoprobe particle as bright as ≈1200 PtOEP dyes. This high brightness enables oxygen detection at a single‐particle level and in cells at ultra‐low nanoprobe concentration with no sign of phototoxicity, in contrast to PtOEP dye. The developed nanoprobe is successfully applied to the imaging of a microfluidics‐generated oxygen gradient in cancer cells. It constitutes a promising tool for bioimaging of hypoxia.
中文翻译：
基于FRET放大磷光的比例式纳米探针，用于以最小的光毒性进行氧传感。
发光的氧气探针可对细胞和组织中的低氧状况进行直接成像，而低氧状况与包括癌症在内的多种疾病有关。在这里，开发了一种解决该领域关键挑战的纳米颗粒探针，它是：i）大大增强了封装的氧敏染料的室温磷光；ii）提供对氧气的比例响应；iii）解决了磷光传感器的光毒性的基本问题。纳米探针基于40 nm聚合纳米颗粒，用氟化的四苯基硼酸抗衡离子封装了约2000种发蓝光的花青染料，其亮度高达70个量子点（QD525）。它起着捕光纳米天线的作用，它经过有效的Förster共振能量转移到约20种磷光氧敏感的八乙基卟啉铂（PtOEP）受体染料。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平和超低纳米探针浓度的细胞中进行氧检测，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平和超低纳米探针浓度的细胞中进行氧检测，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。
更新日期：2020-08-14
中文翻译：
基于FRET放大磷光的比例式纳米探针，用于以最小的光毒性进行氧传感。
发光的氧气探针可对细胞和组织中的低氧状况进行直接成像，而低氧状况与包括癌症在内的多种疾病有关。在这里，开发了一种解决该领域关键挑战的纳米颗粒探针，它是：i）大大增强了封装的氧敏染料的室温磷光；ii）提供对氧气的比例响应；iii）解决了磷光传感器的光毒性的基本问题。纳米探针基于40 nm聚合纳米颗粒，用氟化的四苯基硼酸抗衡离子封装了约2000种发蓝光的花青染料，其亮度高达70个量子点（QD525）。它起着捕光纳米天线的作用，它经过有效的Förster共振能量转移到约20种磷光氧敏感的八乙基卟啉铂（PtOEP）受体染料。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平和超低纳米探针浓度的细胞中进行氧检测，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。获得的纳米探针发出稳定的蓝色荧光和对氧敏感的红色磷光，提供对溶解氧的比例响应。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平上以及在超低纳米探针浓度下检测细胞中的氧气，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。光的收集导致≈60倍的磷光放大，并使单个纳米探针粒子的亮度高达≈1200PtOEP染料。与PtOEP染料相比，这种高亮度可以在单颗粒水平和超低纳米探针浓度的细胞中进行氧检测，而没有光毒性迹象。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。研发的纳米探针已成功应用于癌细胞中微流体产生的氧梯度的成像。它构成了低氧生物成像的有前途的工具。
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