触媒分解プロセスに基づくCoイオン検出のための反応性プローブと、その生きた細胞内での蛍光イメージング

A reactive probe for Co ion detection based on a catalytic decomposition process and its fluorescence imaging in living cells.

• Liguo Ji
• Chengliang Yang
• Huijie Li
• Nan Yang
• Yutian Fu
• Linlin Yang
• Qingzhi Wang
• Guangjie He

抄録

チオウレア官能基、クマリン、ナフタルイミドの3つのフッ素化合物を組み合わせて、コバルトイオンに対する新規な反応性蛍光プローブを作製した。プローブ自体には蛍光は観測されなかったが、コバルトイオンの存在下ではプローブの触媒分解が起こり、青色の蛍光を発するクマリン分子断片が生成した。これにより、プローブをコバルトイオンの検出のための「ターンオン」試薬として使用することが可能になりました。生理的なpH条件と適切な溶媒系では、選択的な実験でコバルトイオンの明らかな蛍光増強が観察された。競合実験では、コバルトイオンが他の金属イオンの存在下でも蛍光増強を引き起こす可能性があることが示された。感度実験の結果、コバルトイオンの検出限界は6.0nMであった。ダイナミクス研究により、触媒反応は疑似的な一次反応であることが示され、反応定数(k )は1.49×10分と計算された。さらに、エレクトロスプレーイオン化質量分析法と薄層クロマトグラフィー実験を用いて、触媒分解のメカニズムを実証することができた。このプローブを用いて、生きたHeLa細胞中のコバルトイオンを検出することが可能であることを、細胞蛍光イメージング実験により実証した。

A novel reactive fluorescent probe for cobalt ions was prepared based on integration of thiourea functional groups, coumarin, and naphthalimide fluorophores. There was no fluorescence observed for the probe itself, however, in the presence of cobalt ions, catalytic decomposition occurred for the probe and coumarin molecular fragments were produced that emitted blue fluorescence. This enabled the probe to be used as a 'turn on' reagent for detection of cobalt ions. Under physiological pH conditions and in appropriate solvent systems, an obvious fluorescence enhancement for cobalt ions was observed in selective experiments. Competition experiments indicated that cobalt ions could still induce fluorescence enhancement in the presence of other metal ions. Sensitivity experiments showed that the detection limit for cobalt ions was 6.0 nM. Dynamics research demonstrated that the catalytic process was a pseudo-first-order reaction and the reaction constant (k ) was calculated to be 1.49 × 10 min . In addition, the mechanism of catalytic decomposition could be demonstrated using electrospray ionization mass spectrometry and thin layer chromatography experiments. Cell fluorescence imaging experiments demonstrated that the probe could be used to detect cobalt ions in living HeLa cells.

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