Two-Photon DNAzyme–Gold Nanoparticle Probe for Imaging Intracellular Metal Ions

脱氧核酶 化学 荧光 水溶液中的金属离子 离子 细胞内 胶体金 双光子激发显微术 金属 纳米颗粒 纳米技术 DNA 生物化学 材料科学 光学 有机化学 物理
作者
Chan Yang,Xia Yin,Shuangyan Huan,Lanlan Chen,Xiaoxiao Hu,Mengyi Xiong,Kun Chen,Xiaobing Zhang
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:90 (5): 3118-3123 被引量:85
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.7b04171
摘要

RNA-cleaving DNAzymes have been demonstrated as a promising platform for sensing metal ions. However, the poor biological imaging performance of RNA-cleaving DNAzyme-based fluorescent probes has limited their intracellular applications. Compared with traditional one-photon fluorescence imaging, two-photon (TP) fluorescent probes have shown advantages such as increased penetration depth, lower tissue autofluorescence, and reduced photodamage. Herein, for the first time, we developed an RNA-cleaving DNAzyme-based TP imaging probe (TP-8-17ES-AuNP) for Zn2+ detection in living cells by modifying a Zn2+-specific DNAzyme (8-17) with a TP fluorophore (TP-8-17ES) and using gold nanoparticles (AuNPs) for intracellular delivery. The modified TP-8-17ES exhibits good two-photon properties and excellent photostability. For the TP-8-17ES-AuNP, in the absence of Zn2+, the TP fluorophore is quenched by both AuNPs and the molecular quencher. Only in the presence of Zn2+ does the DNAzyme cleave the TP fluorophore-labeled substrate strand, resulting in fluorescence enhancement and TP imaging. Such probe shows remarkable selectivity of Zn2+ over other metal ions existing in the biological environment. Benefiting from the labeled TP fluorophore, the near-infrared (NIR) excited probe has the capability of TP imaging of Zn2+ in living cells and tissue with a deep tissue penetration up to 160 μm. This method can be generally applied to detect other metal ions in biological systems under TP imaging with higher tissue penetration ability and lower phototoxicity.
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