在异构酶表达组织和高度敏感的拉曼探针检测到

酶参与多种生物活动使他们理想的生物标志物的检测疾病。事实上,癌症特异性诊断技术使用荧光成像技术检测调节癌症相关的酶在细胞的影响。此外,由于肿瘤组织是异质的,同时检测多个酶活性可能允许精确的可视化和诊断癌症。但是,无法检测多个酶活性可能限制荧光成像技术的应用在异构的肿瘤组织和其他复杂的生物学现象。

作为替代,拉曼光谱成像的窄光谱宽度多路复用生物成像和分子探针提供了希望。多年来,一些功能和激活做拉曼探针(染料)检测bioanalytes已经开发出来,但这些检测酶活性是有限的。此外,前面的设计策略未能控制的扩散enzyme-generated这些探测器的水解产物,很难区分区域组织的目标酶活性。

解释选择rhodol衍生品分子支架,Kamiya教授说,“Hiroyoshi发现rhodol衍生品与腈集团第九的位置(9 cn-rhodols)和净电荷为零展览一个锋利的拉曼峰,在水溶液中聚合能力高于9 cn-pyronins正电荷。因此,我们使用9 cn-rhodol脚手架染料创造拉曼探针可以表现出高灵敏度、接受分子吸收红移向一个地区的共振喇曼效应,形成聚合与目标相互作用的酶。”

因此,团队首先合成9 cn-rhodol衍生品和选定的二阶导数,9 cn-jr和9 cn-jcr候选设计可激活拉曼探针。然后测试探针在活细胞的酶检测性能使用既受激喇曼散射(SRS)成像技术。两个9 cn-jcr成为光明的探针的多路复用。

接下来,该团队isotope-labeled腈群9 cn-jcr支架与碳13 (13 c)和氮15 (15 n),然后创建两个新的同位素编辑9 cn-jcr探针γ-glutamyl转肽酶和dipeptidyl peptidase-4酶。新的9 cn-jcr-based探针就能同时检测这些酶的活动在活细胞培养。

此外,探测器允许的体外不同细胞的成像区域表达目标酶活性果蝇翼磁盘和脂肪的身体。高空间选择性和灵敏度9 cn-jcr展出的探针是归因于电子pre-resonance影响脚手架染料和聚合形成的水解产品由probe-target细胞相互作用。

rhodol-based探针可以聚合反应的酶,提高细胞内保留和增加了SRS在酶检测信号强度。

总之,灵巧的策略在本研究能够促进发展的非常具体的激活做拉曼探针同时检测多种酶的活动。“我们aggregation-based分子拉曼探针设计策略将为应用程序提供实质性的优势涉及调查与疾病相关的酶活性和必要的生物活动,“Kamiya教授总结道。

参考:Fujioka H, Kawatani M,索兰托SJ, et al .激活做拉曼探针选择性利用enzyme-induced聚合形成体外成像。J是化学Soc。2023年。doi:10.1021 / jacs.2c12381

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