用于检测氧化型谷胱甘肽和生物成像的黄色荧光探针

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谷胱甘肽是一种具有γ-酰胺键和巯基基团的三肽，几乎以还原形式（GSH）或氧化形式（GSSG）存在于每个细胞中。它是一种重要的调节物质，可以维持正常的免疫功能。在病理状态下，GSH与GSSG的比例不平衡，因此，GSH/GSSG比值成为监测细胞整体健康状况的重要指标。目前，已经开发的一些方法（电化学、电泳等）由于各种因素限制了它们在细胞中的应用，碳点（CD）因其出色的光学特性、显着的生物相容性以及低毒性而被广泛用作疾病检测和成像中的纳米荧光探针。在本文中，作者设计了一种带有黄色荧光的新型氨基功能化碳点，可以有效检测GSSG。当GSSG附着到CD表面时，荧光被淬灭。加入硫化钠后荧光缓慢恢复，最终达到初始荧光强度的45%以上。

首先，作者用TEM和DLS检测出CD具有均匀的球形，并且包含类似于石墨的晶格结构；FI-IR的结果表明CDs的表面是涂有许多氨基、羟基和羰基，XPS的结果也验证了这一点；随后去探索了关于CDs溶液的 zeta电位。作者又进一步研究了其光学特性，检测到最佳的吸收波长和发射波长分别为425nm和585nm，在吸收光谱425 nm处有一个明显的峰，加入GSSG后会红移，然后在硫化钠存在下又回到初始位置。

接着作者采用两步滴定法去GSSG的检测。首先，向CD溶液中滴加GSSG溶液后测量荧光强度。随着GSSG浓度的增加，CD的荧光强度急剧下降，当浓度增加到300μM时，超过90%的荧光被猝灭。在上述实验的基础上，采用相同的滴定法探讨S^2–对CDs-GSSG混合液荧光的影响。随着S^2–增加，混合溶液的淬灭荧光逐渐恢复，在添加400μM S^2–后达到初始荧光强度的45.0%。有趣的是，当GSSG浓度250 μM，CDs试纸在可见光下的荧光强度逐渐降低。随后作者还研究了其它氨基酸以及其它离子对实验的干扰，结果表明CD 的荧光仅在添加GSSG时才被淬灭，添加S^2–时才会被很好的恢复。

为了验证CD在生物学应用中的使用，作者先通过MTT测定CD对4T1细胞无害，接着去探索CD在细胞中的荧光成像能力。CLSM结果表明，细胞中的荧光强度随着时间的推移变得更强，孵育12 h后荧光强度最强；同时随着CDs浓度的增加，细胞内的荧光强度变强，流式细胞术也得到一致的结果。为了降低毒性，研究了CD的胞吐作用，随着时间推移，CD会逐渐从细胞中排出，因此不会引起生物毒性。斑马鱼成像结果证明CDs可以进行生物成像。最后检测了胎牛血清中GSSG的浓度，所有结果表明CD有潜力成为GSSG检测探针。