Cardiovascular diseases (CVDs) are a major global health concern, highlighting the need for effective diagnostic tools. Zinc ions (Zn²⁺) play a role in CVDs, but their detection is challenging. This study presents a multifunctional optical sensor, HD-Zn, designed to detect Zn²⁺ in relation to CVDs. We developed a novel fluorescence probe, HD-Zn, by conjugating N,N-di(2-picolyl)ethylenediamine (DPEN) to HD via an amide bond, which results in fluorescence quenching due to photoinduced electron transfer (PeT). Adding Zn²⁺ significantly increased fluorescence intensity in the near-infrared region (NIR-I). The probe showed a linear response to varying Zn²⁺ concentrations, with a detection limit of 9.8 nM, appropriate for physiological conditions. Fluorescence imaging in RAW264.7 macrophages indicated lower intracellular Zn²⁺ levels in foam cells compared to healthy cells, linked to CVDsprogression. In vivo imaging in mouse models showed decreased fluorescence intensity in the aorta with disease progression. Our findings confirm that HD-Zn is a reliable tool for measuring Zn²⁺ levels in plaques and demonstrate its biosafety for detecting Zn²⁺ in serum and urine, offering potential for clinical applications in CVDs diagnosis and monitoring.

中文翻译：

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用于全面检测心血管疾病中锌离子的多功能光学传感器


心血管疾病 （CVD） 是一个主要的全球健康问题，凸显了对有效诊断工具的需求。锌离子 （Zn²⁺） 在 CVD 中发挥作用，但其检测具有挑战性。本研究提出了一种多功能光学传感器 HD-Zn，旨在检测与 CVD 相关的 Zn²⁺。我们开发了一种新的荧光探针 HD-Zn，它通过酰胺键将 N，N-二（2-吡啶基）乙二胺 （DPEN） 与 HD 偶联，这导致光诱导电子转移 （PeT） 引起的荧光猝灭。添加 Zn²⁺ 显着增加了近红外区域 （NIR-I） 的荧光强度。探针对不同的 Zn²⁺ 浓度表现出线性响应，检测限为 9.8 nM，适用于生理条件。RAW264.7 巨噬细胞的荧光成像显示，与健康细胞相比，泡沫细胞中的细胞内 Zn²⁺ 水平较低，这与 CVD 进展有关。小鼠模型的体内成像显示，随着疾病的进展，主动脉中的荧光强度降低。我们的研究结果证实，HD-Zn 是测量斑块中 Zn²⁺ 水平的可靠工具，并证明了其检测血清和尿液中 Zn²⁺ 的生物安全性，为 CVD 诊断和监测的临床应用提供了潜力。