Флуоресцентный зонд для обнаружения Cu²⁺ в клетках с хорошей биосовместимостью и селективностью

Разработан и охарактеризован обратимый флуоресцентный зонд со специфическим распознаванием Cu^2⁺ для обнаружения клеток и биовизуализации. По сравнению с другими катионами в растворе, зонд продемонстрировал исключительную селективность и чувствительность к Cu^2⁺. Взаимодействие между зондом и Cu^2⁺ ускорило процесс раскрытия кольца, что привело к появлению новой полосы излучения при 525 нм в определенном диапазоне pH. Обнаруженная сильная линейная зависимость между интенсивностью флуоресценции и концентрацией Cu^2⁺ в диапазоне 0.0–1.0 эквивалента с пределом обнаружения 4.52 мкМ. Зависимости Джоба и анализ ИК-спектра показали, что зонд образует комплекс с Cu^2⁺ в соотношении 1:1. Показано также, что зонд обладает хорошей биосовместимостью и может эффективно использоваться для визуализации клеток на наличие Cu^2⁺. На основании этого можно разработать и изготовить обратимые флуоресцентные зонды, специфичные для Cu^2⁺, с хорошими характеристиками флуоресцентного отклика и объединить их с технологией флуоресцентной спектроскопии для точного количественного определения Cu^2⁺ в сложных образцах.

1. Sijia Xiang, Yangzhong Liu, J. Univ. Chem., 37, No. 3, 7–13 (2022).

2. R. A. Festa, D. J. Thiele, Current Biology, 21, No. 21, R877–R883 (2011).

3. Q. Xue, R. Kang, D. J. Klionsky, et al., J. Autophagy, 19, No. 8, 2175–2195 (2023).

4. D. Ramchandani, M. Berisa, D. A. Tavarez, et al., J. Nature Comm., 12, No. 1, 7311 (2021).

5. L Chen, J Min, F. J. Wang, Signal Transduction and Targeted Therapy, 7, No. 1, 378 (2022).

6. L. M. Ruiz, A. Libedinsky, A. A. Elorza, J. Front. Mol. Biosci., 8, 711227 (2021).

7. W. Zhu, Y. Zhang, X. Luo, et al., Central South University, Medical Sciences, 48, No. 11, 1731–1738 (2023).

8. C. M. Opazo, M. A. Greenough, A. I. Bush, J. Front. Aging Neuroscience, 6, 143 (2014).

9. N. D’Ambrosi, L. Rossi, J. Neurochemistry Int., 90, 36–45 (2015).

10. X. Li, Y. Cui, T. Zhou, et al., Chem. Eng. J., 144951 (2023).

11. J. Chen, Y. Jiang, H. Shi, et al., J. Physiology, 472, 1415–1429 (2020).

12. X. Chen, Q. Cai, R. Liang, et al., Cell Death & Disease, 14, No. 2, 105 (2023).

13. R. Squitti, A. J. Mendez, I. Simonelli, et al. J. Alzheimer’s Disease, 56, No. 3, 1055–1064 (2017).

14. J. B. Lambert, S. V. Simpson, C. B. Szpunar, et al., Accounts Chem. Res., 17, No. 9, 298–305 (1984).

15. Y. Wang, H. Huaxia, Archaeology, 3, 98–108 (2003).

16. Y. Huang, Z. J. Zhang, Y. Huang Fer al., Chin. J. Anal. Chem., 33, No. 3, 374–376 (2005).

17. A. Cucina, V. Tiesler, T. S. Sosa, et al., J. Archaeological Sci., 38, No. 8, 1878–1885 (2011).

18. L. Rey, T. Tacail, F. Santos, et al., Chem. Geology, 587, 120608 (2022).

19. T. Tacail, L. Kovačiková, J. Brůžek, et al., Sci. Total Environ., 603, 308–318 (2017).

20. R. Anczkiewicz, A. Nava, L. Bondioli, et al., Quaternary Sci. Rev., 313, 108191 (2023).

21. Y. W. Hu, C. S. Wang, J. H. Burton, Acta Anthropologica Sinica, 24, No. 2 (2005).

22. Z. Xiaoying, Acta Anthropologica Sinica, 12, No. 3, 241 (1993).

23. S. L. C. Ferreira, M. A. Bezerra, A. S. Santos, et al., TrAC – Trends in Analytical Chemistry, 100, 1–6 (2018).

24. M. Zeiner, I. Steffan, I. Cindric, Microchem. J., 81, No. 2, 171–176 (2005).

25. D. T. Win, J. Technology, 8, No. 1, 8–14 (2004).

26. F. Vanhaecke, L. Moens, J. Fresenius, Anal. Chem., 364, 440–451 (1999).

27. R. J. C. Brown, M. J. T. Milton, TrAC – Trends in Analytical Chemistry, 24, No. 3, 266–274 (2005).

28. R. R. Greenberg, P. Bode, E. A. D. N. Fernandes, Spectrochim. Acta, Part B: At. Spectrosc., 66, No. 3-4, 193–241 (2011).

29. J. Zhang, F. Cheng, J. Li, et al., Nano Today, 11, No. 3, 309–329 (2016).

30. M. Cao, Y. Liu, C. Xiang, et al., Coord. Chem. Rev., 522, 216181 (2025).

31. L. Jin, H. Liu, et al., J. Indian Chem. Soc., 101, No. 11, 101420 (2024).

32. X. Wang, S. Liu, C. Hou, et al., Microchem. J., 196, 109576 (2024).

33. Z. Li, L. Chen, J. Deng, et al., Spectrochim. Acta, Part A: Mol. and Biomol. Spectrosc., 304, 123367 (2024).

34. L. Wang, Y. Chen, Z. Xing, et al., J. Mol. Struct., 1321, 140268 (2025).

35. Z. Li, M. Zhang, C. An, et al., Int. J. Biol. Macromol., 267, 131416 (2024).

36. X. Zeng, S. Gao, C. Jiang, et al., Lumin., 36, No. 7, 1761–1766 (2021).

37. J. Zhan, W. Song, E. Ge, et al., Coord. Chem. Rev., 493, 215321 (2023).

38. J. Bucevičius, G. Kostiuk, R. Gerasimaitė, et al., Chem. Sci., 11, No. 28, 7313–7323 (2020).

39. C. Zhao, B. Liu, X. Bi, et al., Sensors and Actuators B: Chem., 229, 131–137 (2016).

40. M. Zheng, Y. Wang, D. Zhang, et al., Biosensors, 13, No. 10, 906 (2023).

41. E. R. H. Walter, L. C. C. Lee, P. K. K. Leung, et al., Chem. Sci., 15, No. 13, 4846–4852 (2024).

42. Z. Yan, W. Yao, K. Mai, et al., RSC Adv., 12, No. 13, 8202–8210 (2022).