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Ru(II)/BODIPY core co-encapsulated ratiometric nanotools for intracellular O2 sensing in live cancer cells
RSC Chemical Biology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1039/d1cb00102g Karmel Sofia Gkika 1 , Anna Kargaard 2 , Christopher S Burke 1, 2 , Ciaran Dolan 1 , Andreas Heise 2, 3, 4 , Tia E Keyes 1
RSC Chemical Biology ( IF 4.2 ) Pub Date : 2021-07-28 , DOI: 10.1039/d1cb00102g Karmel Sofia Gkika 1 , Anna Kargaard 2 , Christopher S Burke 1, 2 , Ciaran Dolan 1 , Andreas Heise 2, 3, 4 , Tia E Keyes 1
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Oxygen is a crucial reagent in many biochemical processes within living cells and its concentration can be an effective marker in disease, particularly in cancer where tissue hypoxia has been shown to indicate tumour growth. Probes that can reflect the oxygen concentration and distribution using ratiometric signals can be applied to a range of conventional methods without the need for specialised equipment and are particularly useful. The preparation and in cellulo study of luminescent ratiometric core–shell nanoparticles are presented. Here, a new lipophilic and oxygen-responsive Ru(II) tris-heteroleptic polypyridyl complex is co-encapsulated with a reference BODIPY dye into the core of poly-L-lysine-coated polystyrene particles. The co-core encapsulation ensures oxygen response but reduces the impact of the environment on both probes. Single wavelength excitation of the particles, suspended in aqueous buffer, at 480 nm, triggers well-resolved dual emission from both dyes with peak maxima at 515 nm and 618 nm. A robust ratiometric oxygen response is observed from water, with a linear dynamic range of 3.6–262 μM which matches well with typical biological ranges. The uptake of RuBDP NPs was found to be cell-line dependent, but in cancerous cell lines, the particles were strongly permeable with late endosomal and partial lysosomal co-staining observed within 3 to 4 hours, eventually leading to extensive staining of the cytoplasm. The co-localisation of the ruthenium and BODIPY emission confirms that the particles remain intact in cellulo with no indication of dye leaching. The ratiometric O2 sensing response of the particles in cellulo was demonstrated using a plate-based assay and by confocal xyλ scanning of cells exposed to hypoxic conditions.
中文翻译：
Ru(II)/BODIPY 核心共封装比例纳米工具用于活癌细胞中的细胞内 O2 传感
氧气是活细胞内许多生化过程中的关键试剂，其浓度可以作为疾病的有效标志物，特别是在已显示组织缺氧指示肿瘤生长的癌症中。可以使用比率信号反映氧气浓度和分布的探头可以应用于一系列常规方法，无需专门的设备，并且特别有用。介绍了发光比率核壳纳米粒子的制备和纤维素研究。在这里，一种新的亲脂性和氧响应性 Ru( II ) 三杂配多吡啶复合物与参考 BODIPY 染料共封装到聚L的核心中。-赖氨酸包被的聚苯乙烯颗粒。共芯封装确保了氧气响应，但减少了环境对两个探头的影响。悬浮在水性缓冲液中的颗粒在 480 nm 处的单波长激发触发了两种染料的分辨良好的双发射，峰值在 515 nm 和 618 nm。从水中观察到稳健的比例氧响应，线性动态范围为 3.6-262 μM，与典型的生物范围非常匹配。发现 RuBDP NPs 的吸收依赖于细胞系，但在癌细胞系中，颗粒具有很强的渗透性，在 3 到 4 小时内观察到晚期内体和部分溶酶体共染色，最终导致细胞质的广泛染色。钌和 BODIPY 发射的共定位证实粒子保持完整在纤维素中，没有染料浸出的迹象。比率量度Ô 2颗粒的感测响应于纤维素的是使用基于板的测定法，并通过共聚焦研究xyλ暴露于低氧条件的细胞的扫描。
更新日期：2021-08-10
中文翻译：
Ru(II)/BODIPY 核心共封装比例纳米工具用于活癌细胞中的细胞内 O2 传感
氧气是活细胞内许多生化过程中的关键试剂，其浓度可以作为疾病的有效标志物，特别是在已显示组织缺氧指示肿瘤生长的癌症中。可以使用比率信号反映氧气浓度和分布的探头可以应用于一系列常规方法，无需专门的设备，并且特别有用。介绍了发光比率核壳纳米粒子的制备和纤维素研究。在这里，一种新的亲脂性和氧响应性 Ru( II ) 三杂配多吡啶复合物与参考 BODIPY 染料共封装到聚L的核心中。-赖氨酸包被的聚苯乙烯颗粒。共芯封装确保了氧气响应，但减少了环境对两个探头的影响。悬浮在水性缓冲液中的颗粒在 480 nm 处的单波长激发触发了两种染料的分辨良好的双发射，峰值在 515 nm 和 618 nm。从水中观察到稳健的比例氧响应，线性动态范围为 3.6-262 μM，与典型的生物范围非常匹配。发现 RuBDP NPs 的吸收依赖于细胞系，但在癌细胞系中，颗粒具有很强的渗透性，在 3 到 4 小时内观察到晚期内体和部分溶酶体共染色，最终导致细胞质的广泛染色。钌和 BODIPY 发射的共定位证实粒子保持完整在纤维素中，没有染料浸出的迹象。比率量度Ô 2颗粒的感测响应于纤维素的是使用基于板的测定法，并通过共聚焦研究xyλ暴露于低氧条件的细胞的扫描。
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