Synthese en Kalibratie van Phosphorescent nanosondes voor zuurstof Imaging in Biological Systems
Summary
We presenteren de beginselen van zuurstof metingen door fosforescentie afschrikken en herziening ontwerp van porfyrine-op basis van dendritische nanosensoren voor zuurstof imaging in biologische systemen.
Abstract
Zuurstof meting door fosforescentie afschrikken [1, 2] bestaat uit de volgende stappen: 1) de sonde wordt geleverd in het medium van belang (bijv. bloed of interstitiële vloeistof), 2) het object wordt verlicht met het licht van de juiste golflengte te prikkelen de sonde in zijn triplet toestand, 3) de uitgezonden fosforescentie wordt verzameld, en het tijdsverloop is geanalyseerd om de fosforescentie levensduur, die wordt omgezet in de zuurstofconcentratie (of de partiële druk, PO opbrengst<sub> 2</sub>). De sonde moet geen interactie met de biologische omgeving en in sommige gevallen te worden 4) uitgescheiden uit het medium op het einde van de meting. Elk van deze stappen stelt eisen aan de moleculaire ontwerp van de fosforescerende sondes, die de enige invasieve component van het meetprotocol vormen. Hier bespreken we het ontwerp van dendritische fosforescerende nanosensoren voor zuurstof metingen in biologische systemen. De sondes bestaan uit Pt of Pd porfyrine-based polyarylglycine (AG) dendrimeren, perifeer gemodificeerd met polyethyleenglycol (PEG's) residuen. Voor een effectieve twee-foton excitatie, kan termini van de dendrimeren worden aangepast met twee-foton antenne chromoforen, die de excitatie-energie op te vangen en het kanaal naar de triplet kernen van de sondes via intramoleculaire FRET (Förster Resonance Energy Transfer). We beschrijven de belangrijkste fotofysische eigenschappen van de sondes en de huidige gedetailleerde kalibratie protocollen.
Protocol
Acknowledgements
Ondersteuning van de subsidies EB007279 en HL081273 van de NIH VS is dankbaar erkend.
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 |
References
- 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).
