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Splitting and Aggregation of Carbon Dots: Wavelength-Shifted and Ratiometric Fluorescence Sensing of Peroxynitrite
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1021/acs.analchem.4c04015 Zheng He, Yanan Wang, Jiahao An, Mingcong Rong, Qian Liu, Li Niu
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2024-11-18 , DOI: 10.1021/acs.analchem.4c04015 Zheng He, Yanan Wang, Jiahao An, Mingcong Rong, Qian Liu, Li Niu
Peroxynitrite (ONOO–) is a short-term reactive biological oxidant and plays an important role in cellular signal transduction and homeostatic regulation. However, excess ONOO– is associated with neurodegenerative and cardiovascular diseases. Therefore, rapid, sensitive, and accurate assays for ONOO– detection are essential for exploring its physiological and pathological function. In this work, a wavelength-shifted and ratiometric fluorescent sensing platform for ONOO– is constructed by splitting green fluorescent carbon dots (G-CDs) and aggregating orange fluorescent carbon dots (O-CDs). The mixed G-CDs and O-CDs (M-CDs) show a fast and precise response to ONOO– in the range of 0–250 μM, with a detection limit of 10 nM. In the linearity range within 3 μM ONOO–, an obvious wavelength shift of G-CDs from 495 to 475 nm is observed owing to the oxidation and nitration of ONOO– to the surface-state fluorescence of G-CDs, accompanied by the splitting of G-CDs. In the linearity range of 3–250 μM ONOO–, the fluorescence of G-CDs remains constant, while the molecular-state fluorescence of O-CDs gradually quenches by the oxidation and nitration of ONOO– through the fluorescence static process and induces their aggregation. Additionally, M-CDs show favorable intracellular imaging of endogenous and exogenous ONOO–. This study not only presents a new fluorescence wavelength shift mechanism for ONOO– sensing but also provides insights into CDs’ fluorescence mechanism by exploring their morphology and structure via reacting with reactive oxygen species (ROS).
中文翻译:
碳点的分裂和聚集:过氧亚硝酸盐的波长偏移和比率荧光传感
过氧亚硝酸盐 (ONOO–) 是一种短时程反应性生物氧化剂,在细胞信号转导和稳态调节中起重要作用。然而,过量的 ONOO– 与神经退行性疾病和心血管疾病有关。因此,快速、灵敏和准确的 ONOO 检测检测对于探索其生理和病理功能至关重要。在这项工作中,通过分裂绿色荧光碳点 (G-CDs) 和聚集橙色荧光碳点 (O-CDs) 构建了一个用于 ONOO– 的波长偏移和比率荧光传感平台。混合 G-CD 和 O-CDs (M-CD) 在 0–250 μM 范围内对 ONOO– 表现出快速而精确的响应,检测限为 10 nM。在 3 μM ONOO– 内的线性范围内,由于 ONOO– 的氧化和硝化到 G-CDs 的表面态荧光,伴随着 G-CDs 的分裂,观察到 G-CDs 的波长从 495 到 475 nm 的明显偏移。在 3–250 μM ONOO– 的线性范围内,G-CDs 的荧光保持恒定,而 O-CDs 的分子状态荧光通过 ONOO– 通过荧光静态过程的氧化和硝化逐渐猝灭并诱导其聚集。此外,M-CDs 显示出内源性和外源性 ONOO – 的良好细胞内成像。本研究不仅提出了一种新的 ONOO 荧光波长偏移机制,而且还通过与活性氧 (ROS) 反应探索其形态和结构,从而深入了解 CDs 的荧光机制。
更新日期:2024-11-19
中文翻译:
碳点的分裂和聚集:过氧亚硝酸盐的波长偏移和比率荧光传感
过氧亚硝酸盐 (ONOO–) 是一种短时程反应性生物氧化剂,在细胞信号转导和稳态调节中起重要作用。然而,过量的 ONOO– 与神经退行性疾病和心血管疾病有关。因此,快速、灵敏和准确的 ONOO 检测检测对于探索其生理和病理功能至关重要。在这项工作中,通过分裂绿色荧光碳点 (G-CDs) 和聚集橙色荧光碳点 (O-CDs) 构建了一个用于 ONOO– 的波长偏移和比率荧光传感平台。混合 G-CD 和 O-CDs (M-CD) 在 0–250 μM 范围内对 ONOO– 表现出快速而精确的响应,检测限为 10 nM。在 3 μM ONOO– 内的线性范围内,由于 ONOO– 的氧化和硝化到 G-CDs 的表面态荧光,伴随着 G-CDs 的分裂,观察到 G-CDs 的波长从 495 到 475 nm 的明显偏移。在 3–250 μM ONOO– 的线性范围内,G-CDs 的荧光保持恒定,而 O-CDs 的分子状态荧光通过 ONOO– 通过荧光静态过程的氧化和硝化逐渐猝灭并诱导其聚集。此外,M-CDs 显示出内源性和外源性 ONOO – 的良好细胞内成像。本研究不仅提出了一种新的 ONOO 荧光波长偏移机制,而且还通过与活性氧 (ROS) 反应探索其形态和结构,从而深入了解 CDs 的荧光机制。