Syntes och kalibrering av Phosphorescent Nanoprobes för Oxygen Imaging i biologiska system
Summary
Vi presenterar principerna för syre mätningar av fosforescens härdning och granska utformningen av porfyrin-baserade dendritiska nanosensorer för syre avbildning i biologiska system.
Abstract
Syre mätning av fosforescens härdning [1, 2] består av följande steg: 1) givaren levereras i mediet av intresse (t.ex. blod eller interstitiell vätska), 2) föremålet belyses med ljus av lämplig våglängd för att uppväcka sonden i sin triplettillstånd, 3) som avges fosforescens samlas, och tidsförloppet analyseras för att ge den fosforescens livslängd, som omvandlas till syrekoncentrationen (eller partialtryck PO<sub> 2</sub>). Sonden skall inte interagera med den biologiska miljön och i vissa fall att vara 4) utsöndras från mediet när mätningen avslutats. Vart och ett av dessa steg ställer krav på den molekylära utformningen av fosforescerande sonder, som utgör den enda invasiva delen av mätningen protokollet. Här kan vi se över utformningen av dendritiska fosforescerande nanosensorer för syre mätningar i biologiska system. Givarna består av PT eller Pd porfyrin-baserade polyarylglycine (AG) dendrimererna, modifierad perifert med polyetylenglykol (PEG) rester. För effektiv två-photon excitation kan ändstationer dendrimererna ändras med två-photon antenn kromoforer, som fångar exciteringsenergi och kanaliseras till det triplett kärnor av sonder via intramolekylära FRET (Förster Resonance Energy Transfer). Vi beskriver de viktigaste fotofysiska egenskaper sonder och presentera detaljerade protokoll kalibrering.
Protocol
Acknowledgements
Stöd av bidragen EB007279 och HL081273 från NIH USA är tacksamt erkänns.
Materials
| Abbreviation | Full name |
| NMP | N-methylpyrrolidinone |
| TFA | trifluoroacetic acid |
| DIPEA | diisopropylethylamine |
| HBTU | 2-(1H-benzotriazol-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate |
| DMSO | dimethylsulfoxide |
| CDMT | CDMT=1-chloro-3,5-dimethoxytriazine |
| NMM | NMM=N-methylmorfoline |
Riferimenti
- Vanderkooi, J. M., Maniara, G., Green, T. J., Wilson, D. F. An optical method for measurement of dioxygen concentration based on quenching of phosphorescence. J. Biol. Chem. 262, 5476-5482 (1987).
- Rumsey, W. L., Vanderkooi, J. M., Wilson, D. F. Imaging of phosphorescence: A novel method for measuring the distribution of oxygen in perfused tissue. Science. 241, 1649-1651 (1988).
- Lebedev, A. Y. Dendritic phosphorescent probes for oxygen Imaging in biological systems. Acs Applied Materials and Interfaces. 1, 1292-1304 (2009).
- Finikova, O. S., Cheprakov, A. V., Beletskaya, I. P., Carroll, P. J., Vinogradov, S. A. Novel versatile synthesis of substituted tetrabenzoporphyrins. Journal of Organic Chemistry. 69, 522-535 (2004).
- Lindsey, J. S., Schreiman, I. C., Hsu, H. C., Kearney, P. C., Marguerettaz, A. M. Rothemund and Adler-Longo Reactions revisited: Synthesis of tetraphenylporphyrins under equilibrium conditions. Journal of Organic Chemistry. 52, 827-836 (1987).
- Lebedev, A. Y., Troxler, T., Vinogradov, S. A. Design of metalloporphyrin-based dendritic nanoprobes for two-photon microscopy of oxygen. J. Porphyrins and Phthalocyanines. 12, 1261-1269 (2008).
