苏州医工所开发出新型荧光碳点应用于细胞内钙离子检测

钙是维持生物体生命活动的必需元素之一。它在骨骼生长、肌肉活动、酸碱平衡、神经活动中起着不可替代的作用。作为通用的第二信使，钙离子调节多种重要的细胞功能，如分化、增殖、生长和基因转录等。近期的研究还表明，癌细胞中的钙离子状态与肿瘤的发生、转移，以及血管生成均有关。因此检测钙离子浓度，特别是检测细胞内的钙离子浓度具有重要的意义。

近期，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所董文飞团队在前期碳点研究的基础上，开发了一种新型的荧光碳点，能有效检测细胞中的钙离子水平。经过多次尝试及对反应条件的控制，课题组创新性地提出了一种二次水热合成法制备功能性碳点：在一步水热得到的蓝光碳点基础上，引入钙离子螯合剂EGTA，通过二次水热，直接得到了表面被EGTA修饰的碳点。在该方法中，所有的反应均在同一个高压反应釜中进行，且产物无需二次纯化和分离，相比传统的EDC/NHS偶连法，该方法具有操作简单、环境更加友好等优点。

实验证实，该碳点本身显示明亮的蓝色荧光，随着钙浓度的增加，荧光强度急剧下降。荧光猝灭与钙离子的浓度正相关，在15至300μM的范围内具有良好的线性，检出限为0.38μM。同时，研究表明该碳点对钙离子的检测是一种静态的荧光猝灭过程。该碳点有望应用于活细胞钙离子浓度检测中。相应的研究成果已发表(ACS Applied Materials & Interfaces)，第一作者为岳娟。

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图1. 碳点对钙离子的检测示意图

图2. HeLa细胞的共聚焦显微镜图像，在钙离子存在时，细胞中碳点的荧光明显减弱