曹玥副教授课题组开发用于监测生物环境中caspase-3和H₂O₂动态变化的新系统

发布单位:人事处、人才工作办公室编辑:发布日期:2021/08/06浏览量:10

近日,基础医学院引进人才曹玥副教授课题组在工程技术领域顶级期刊《Biosensors and Bioelectronics》(IF=10.618)发表题为“Crown Monitoring: Trace the dynamic changes of caspase-3 and H2O2 in real-time imaging based on FRET/SERS”的研究论文,首次利用单个探针同时追踪生物环境中caspase-3和H2O2的动态变化,为这两种物质的定量分析提供了一个高精度、灵敏度、方便、高效的新检测系统。Biosensors and Bioelectronics是国际工程技术领域1区期刊,在分析化学、电化学和纳米科技等领域均为1区。


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Caspase-3和H2O2在细胞内的水平反映了不同的生理和病理生理学过程,因此与多种疾病密切相关。目前的方法只能实现对单一分子的监测,且存在不同程度的缺陷。如果需要对这两种物质同时检测,则需要使用两种不同的探针或检测方法,耗时、费力且成本昂贵,而且不同的探针可能会相互干扰,从而影响对结果的判断。因此,开发利用单个探针同时追踪caspase-3和H2O2的动态变化,从而实现对这两种物质的实时测定,将在多种疾病的分子机制和相关分子的生物学功能研究中起到重要作用。


荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer, FRET)是一种依赖于空间的能量转移现象,具有灵敏度高、特异性强、响应速度快、技术应用简单等特点;表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)是一种强大的指纹光谱技术,广泛应用于化学物质和生物分子的传感、成像和诊断。FRET/SERS技术联合应用不仅提供协同效应,还可以达到无干扰的目的,使检测结果更加可靠。金纳米圆盘(gold nanoplates, AuNPLs)具有独特的光学特性、低等离子体阻尼、圆形对称和两个大原子平面,可以修饰更多的分子以达到提高灵敏度,易于构建多功能的传感器。因此,基于FRET/SERS技术的新型纳米探针不仅有助于了解caspase-3和H2O2在各种生理和病理生理过程中扮演角色,且能够为细胞凋亡、细胞内氧化应激、心血管疾病和心源性猝死等研究提供重要手段。



本课题组通过将(4-氨基磺酰基苯基)硼酸(4-APBA)和peptide-FITC(NH2 - Asp - Gel - Val - Asp (DEVD)-FITC)连接到金纳米圆盘(AuNPLs)上,获得了AuNPL-crown nanoprobe,实现了基于FRET/SERS技术双通道实时追踪细胞内caspase-3和H2O2的动态变化测定,具有较高的精度和灵敏度。本研究首次利用单个探针同时追踪caspase-3和H2O2的动态变化,为生物环境中caspase-3和H2O2的分析提供了一个高精度、灵敏度、方便、高效的新平台,为基于AuNPL-crown nanoprobe的实际应用奠定了坚实的基础,为未来单探针同时检测不同物质的方法体系开辟了新的途径,为今后的临床医学和法医学研究提供了新的手段。


曹玥副教授为该研究论文通讯作者,硕士研究生蒋巧艳为该论文的第一作者。本研究得到南京医科大学引进人才科研启动基金,国家自然科学基金,江苏省自然科学基金项目的资助支持。


原文网址:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956566321005765