Единый зонд для визуализации и биосенсорного определения pH, ионов Cu²⁺ и их сочетания в живых клетках с помощью ратиометрических флуоресцентных сигналов

Для изучения сложного взаимодействия pH и меди в передаче сигналов и поддержании гомеостаза необходимо различать их влияние. Поэтому особенно ценны сенсоры, по-разному реагирующие на pH и Cu²⁺. Насколько нам известно, ранее не сообщалось о разработке биосенсоров, одновременно реагирующих на pH и Cu²⁺. В этой работе создан единый флуоресцентный зонд AuNC@FITC@DEAC (AuNC — золотой нанокластер; FITC — флуоресцеинизотиоцианат; DEAC — 7-диэтиламино-кумарин-3-карбоновая кислота) для биосенсорного определения pH, Cu²⁺ и их сочетания по различным ратиометрическим флуоресцентным сигналам. Сначала был разработан 2,2′,2″-(2,2′,2″-нитрилотрис(этан-2,1-диил)трис((пиридин-2-илметил)азанедил))триэтантиол (TPAASH), обеспечивающий специфическое распознавание Cu²⁺ и служащий органическим лигандом для синтеза флуоресцентных золотых нанокластеров. Затем к поверхности золотых нанокластеров, излучающих при 722 нм, одновременно присоединили чувствительную к pH молекулу FITC с максимумом излучения при 518 нм и молекулу DEAC с максимумом излучения при 472 нм, выполняющую функцию внутреннего стандарта. Так был получен единый флуоресцентный зонд AuNC@FITC@DEAC, позволяющий определять pH, Cu²⁺ и их сочетание при возбуждении светом с длиной волны 405 нм. Разработанный зонд продемонстрировал высокую селективность и точность при раздельном определении pH и Cu²⁺ в присутствии активных форм кислорода, других ионов металлов, аминокислот и даже медьсодержащих белков. Неоргано-органический зонд на основе золотых нанокластеров обладал хорошей проницаемостью через клеточную мембрану и высокой биосовместимостью; его применили для мониторинга pH и Cu²⁺ и изучения их взаимодействия в живых клетках методом ратиометрической многоцветной флуоресцентной визуализации.