基于BODIPY的光活化探针及其在超高分辨荧光成像中的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21505004
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

In recent years, super-resolution fluorescence microscopy techniques based on the localization of individual switchable fluorescent molecules have been invented to overcome the diffraction barrier. Photoactive rhodamines and fluoresceins already found their extensive use in biological research employing single molecular super-resolution fluorescence microscopy. Enhanced biocompatibility and resolution are two of the challenges faced by researchers. Actually, the spatial and temporal resolution of super-resolution microscopy will benefit from new fluorescent probes with brighter emission, higher photostability, higher on-off contrast. BODIPY might be a particularly useful scaffold in single molecular super-resolution fluorescence microscopy owing to its high absorptivity, excellent fluorescence properties and photostability. In this project, we will improve the biocompatibility by lowering the activation energy, when we are carrying an oxygen-involved photoactivation mechanism. Finally, the best series of photoactive BODIPY will be labeled to SNAP tag fusion epidermal growth factor receptor. Comparing the photon number, labeling density, localization precisions of photoactive BODIPY with photoactive rhodamine and fluorescein in experiments, we will reveal the potential of BODIPY dyes in single molecule imaging.
单分子超高分辨成像技术利用具有光开-关性质的探针,将荧光成像的分辨率提高至单个分子水平,引起了国内外生物与化学领域的广泛关注。其中,光活化有机探针展现出在单分子定位超高分辨成像中的巨大潜力,进一步提高成像分辨率,并增强生物相容性是光活化探针在活细胞成像中面临的两个挑战。为了增加探针光子数,降低背景荧光,提高成像分辨率,本项目选用消光系数大,荧光量子产率高,光稳定性好的BODIPY染料为研究对象。为了提高生物相容性,项目引入氧气协同的光活化机制,延长活化光波长,降低光损伤。最后,我们采用SNAP-tag标记方法实现表皮生长因子受体蛋白的特异性标记,考察光活化BODIPY探针成像的光子数,标记密度,定位精度等参数,阐明该研究方法在活细胞单分子定位超高分辨成像中研究前景。

结项摘要

光活化探针在单分子定位超高分辨荧光显微镜中的使用,使生物成像的精度可推进到几个纳米,受到国内外科研工作者的关注。针对目前单分子成像中活化波长短,且需要使用大量β巯基乙醇辅助荧光淬灭等问题,本项目基于BODIPY、萘酰亚胺、芘、锌取代Salen、硅取代派若宁等发光团,引入光反应位点,合成系列衍生化合物,测定其光物理性质和光活化性能,成功得到3例性质优良的光活化探针,它们分别具有可见光活化,谷胱甘肽淬灭,双波长光转换等优点。细胞成像结果表明,3例探针都具有良好的水溶性和生物相容性:细胞毒性低,细胞渗透性好,光活化效率高,可应用于单分子定位超高分辨成像中。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A highly sensitive and rapidly responding fluorescent probe with a large Stokes shift for imaging intracellular hypochlorite
具有大斯托克斯位移的高灵敏度、快速响应荧光探针,用于细胞内次氯酸盐成像
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2016.06.004
  • 发表时间:
    2016-11-29
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Guo, Bingpeng;Nie, Hailiang;Zhang, Xiaoling
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoling
Highly specific and ratiometric fluorescent probe for ozone assay in indoor air and living cells
用于室内空气和活细胞中臭氧测定的高特异性和比率荧光探针
  • DOI:
    10.1016/j.dyepig.2015.12.020
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    Dyes and Pigments
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Hailiang Nie;Wen Yang;Mengqi Yang;Jing Jing;Xiaoling Zhang
  • 通讯作者:
    Xiaoling Zhang
Specific and sensitive imaging of basal cysteine over homocysteine in living cells.
活细胞中基础半胱氨酸相对同型半胱氨酸的特异性和灵敏成像
  • DOI:
    10.1039/c8ra05908j
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Nie, Longxue;Guo, Bingpeng;Gao, Congcong;Zhang, Shaowen;Jing, Jing;Zhang, Xiaoling
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoling
Endoplasmic Reticulum-Directed Ratiometric Fluorescent Probe for Quantitive Detection of Basal H2O2
用于定量检测基础 H2O2 的内质网定向比例荧光探针
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b03809
  • 发表时间:
    2017-12-05
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Gao, Congcong;Tian, Yong;Zhang, Xiaoling
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoling
UV-assisted synthesis of long-wavelength Si-pyronine fluorescent dyes for real-time and dynamic imaging of glutathione fluctuation in living cells
紫外辅助合成长波长硅吡咯宁荧光染料,用于活细胞中谷胱甘肽波动的实时动态成像
  • DOI:
    10.1039/c6tb00938g
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Nie, Hailiang;Qiao, Liang;Zhang, Xiaoling
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiaoling

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  • 作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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