Photon Upconversion Probes with Lanthanide Containing Biomolecules

具有含镧系元素生物分子的光子上转换探针

基本信息

  • 批准号:
    2282620
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Upconversion of near infra-red light to visible light mediated by lanthanide ions is rapidly emerging as an important phenomenon with many applications in biological sciences, including imaging and medicine, amongst others. Using a single or a combination of different metal ions, lanthanides are capable of converting near infra-red (nIR) light into visible light using low powered lasers and offer much promise over conventional light sources in imaging since biological tissue and materials are much more transparent to radiation in this optical window and the mechanism allows high resolution 3D images to be obtained. However, current upconverting systems are limited to solid-state materials, and are upconverting phosphors or are self assembled supramolecular discrete metal clusters that are kinetically labile and only operate in deuterated solvents. At the interface of chemistry, biology and physics, this project will involve fabrication of a range of biomolecules (proteins, enzymes, peptides) and mimics that are capable of coordinating one or several lanthanide ions in close proximity to one another or a nIR dye antenna to create a new class of upconverting molecule that operates in water for use in biological probe development, biosensing and imaging applications.Specific aims of the project are: To screen a variety of lanthanide and nIR dye systems for upconversion in small polyaminoacrboxylate molecules using statistical methods and then orthogonal protection synthetic methodsTo synthesise/engineer suitable deuterated and non-deuterated peptides, enzymes and proteins incorporating metal specific binding domains and suitable acceptor FRET dyes beginning with Calmodulin and LanmodulinTo characterise the photophysics of these systems using state of the art and time-dependent experimentsTo test the potential of the synthesised upconverting biomolecules for biosensing and imaging applications
由稀土离子介导的近红外光到可见光的上转换正在迅速成为一种重要现象,在生物科学(包括成像和医学等)中有许多应用。使用单个或不同金属离子的组合,镧系元素能够使用低功率激光器将近红外 (nIR) 光转换为可见光,并且由于生物组织和材料更加透明,因此在成像方面比传统光源更有前景该光学窗口中的辐射和该机制可以获得高分辨率的 3D 图像。然而,当前的上转换系统仅限于固态材料,并且是上转换磷光体或自组装超分子离散金属簇,其动力学不稳定并且仅在氘代溶剂中操作。在化学、生物学和物理学的交叉领域,该项目将涉及制造一系列生物分子(蛋白质、酶、肽)和模拟物,这些生物分子和模拟物能够协调一个或多个相互靠近的镧系元素离子或近红外染料天线创建一类新型上转换分子,可在水中工作,用于生物探针开发、生物传感和成像应用。该项目的具体目标是: 筛选各种镧系元素和近红外染料系统使用统计方法和正交保护合成方法在小聚氨基丙烯酸酯分子中进行上转换合成/设计合适的氘化和非氘化肽、酶和蛋白质,并结合金属特异性结合域和合适的受体 FRET 染料,从钙调蛋白和 Lanmodulin 开始表征这些系统的光物理学使用最先进的和时间相关的实验来测试合成的上转换生物分子在生物传感和成像应用中的潜力

项目成果

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