研究目的
开发基于荧光共振能量转移(FRET)的近红外(NIR)纳米粒子,由聚集诱导发光(AIE)发光体和近红外染料组成,用于双光子荧光成像,旨在实现窄带近红外发射、高亮度、良好的光稳定性、低细胞毒性和深部组织成像能力。
研究成果
PSMA@TB/NIR775纳米颗粒通过FRET效应成功实现了780 nm处的强近红外发射,具有优异的双光子特性、良好稳定性和低细胞毒性。作为荧光对比剂,它们能有效实现小鼠脑部血管在150微米深度的双光子成像。该FRET策略为开发适用于深层组织生物成像的窄发射近红外探针提供了可行途径,且具备进一步功能化以实现靶向应用的潜力。
研究不足
FRET效率仅为31.5%,这一数值并不高,可能会限制能量传递的效果。成像深度约为150微米,对于极深组织应用可能不够充分。该研究聚焦于小鼠脑血管系统,在未经进一步优化的情况下,可能无法直接适用于其他组织或人体应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用FRET策略,通过将AIE分子(TB)作为供体与商业化近红外染料(NIR775)作为受体共包封于两亲性聚合物(PSMA)中形成纳米颗粒。采用自组装法制备纳米颗粒,并通过PEG表面修饰实现生物相容性。选用双光子荧光显微镜进行深层组织成像。
2:样本选择与数据来源:
AIE分子TB按既往方法合成,NIR775为商业化采购。制备了NIR775与TB质量比2%-9%的纳米颗粒。体内成像实验使用ICR小鼠。
3:实验仪器与材料清单:
仪器包括紫外-可见分光光度计(岛津UV-3600)、荧光分光光度计(Ocean Optics Maya2000Pro)、动态光散射与zeta电位分析仪(马尔文Zetasizer Nano ZS)、透射电镜(JEOL JEM-2100F)、配备fs激光(1040 nm,150 fs,50 MHz)的双光子荧光测量系统及光纤光谱仪(Ideaoptics PG2000)。材料包含THF、EDC、NHS、PEG-NH2、PSMA、MTT、DMEM和去离子水。
4:0)、荧光分光光度计(Ocean Optics Maya2000Pro)、动态光散射与zeta电位分析仪(马尔文Zetasizer Nano ZS)、透射电镜(JEOL JEM-2100F)、配备fs激光(1040 nm,150 fs,50 MHz)的双光子荧光测量系统及光纤光谱仪(Ideaoptics PG2000)。材料包含THF、EDC、NHS、PEG-NHPSMA、MTT、DMEM和去离子水。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:将TB、PSMA和NIR775储备液混合于THF中,超声条件下加水稀释,蒸发THF后过滤制得纳米颗粒。表面修饰通过EDC/NHS活化及PEG偶联实现。采用MTT法检测HepG2细胞毒性。双光子成像在尾静脉注射纳米颗粒后,使用1040 nm fs激光对小鼠脑部血管进行成像。
5:数据分析方法:
通过吸收与发射光谱分析FRET效率,测量荧光寿命计算FRET效率。细胞毒性数据以细胞存活率百分比分析。成像数据经Z轴荧光图像堆叠处理。
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UV-Vis spectrophotometer
UV-3600
Shimadzu
Recording UV-Vis absorption spectra
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Fluorescence spectrophotometer
Maya2000Pro
Ocean Optics
Recording fluorescence spectra with 405 nm LED excitation
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Size analyzer
Zetasizer Nano ZS
Malvern
Performing DLS and zeta potential measurements
-
Transmission electron microscope
JEM-2100F
JEOL
Characterizing morphology of nanoparticles
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Photomultiplier tube
H7422-50
Hamamatsu
Collecting two-photon signals in NDD mode
-
Optical fiber spectrometer
PG2000
Ideaoptics Instruments
Collecting two-photon fluorescence spectra
-
Femtosecond laser
Not specified
Not specified
Excitation source for two-photon fluorescence measurements
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