Angew:基于脂质纳米反应器中分子识别驱动的动态共价化学的多巴胺荧光人工受体

文摘   2025-01-23 19:20   江西  

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原文链接:10.1002/anie.202419905

分子识别和检测小的生物活性分子(如神经递质)对化学家来说仍然是一个挑战,而大自然以蛋白质受体的形式找到了一种优雅的解决方案。

在这里,作者引入了一种动态人工受体的概念,它将分子识别与脂质纳米反应器内的动态亚胺键形成协同结合起来,从而诱导荧光响应。设计的超分子系统结合了源自硼酸的亲脂性识别配体、基于推拉苯乙烯基吡啶的荧光醛和基于苯酚的催化剂。识别配体特异性地捕获脂质纳米液滴内的多巴胺,从而触发与醛的亚胺键形成,产生发射颜色变化。荧光醛、催化剂和识别配体的合理设计可以显著加速快速感应多巴胺所需的亚胺键形成。纳米探针通过其强大的双色比率响应,能够以微摩尔灵敏度检测多巴胺,并实现多巴胺梯度的单纳米探针成像。它表现出卓越的选择性,不受竞争性生物源性一级胺和生物介质(血清、血浆、尿液和细胞裂解物)的干扰。动态人工受体的概念为复杂生物介质中小分子的分子识别和传感这一长期存在的问题提供了解决方案。相关研究成果发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》上

图文解析

1. DCvC 与脂质纳米反应器(纳米乳液液滴)内的分子识别相结合。(顶部)。本研究中使用的荧光醛(PA FA1)、识别配体(RL1)和神经递质(多巴胺)的化学结构(底部)。

2. 脂质纳米反应器内荧光醛 (PA) 和模型胺 (十二胺) 之间原位形成亚胺:催化剂的作用。(a) PA NE 内部十二胺的反应方案。(b) 用于 NE 内部亚胺形成的测试催化剂的结构。(c,d) 在十二胺存在下 NE 内部 PA 在不同孵育时间的荧光光谱,无 (c) 和有催化剂 3 (d)(e) 在没有和有测试催化剂的情况下 NE PA 和十二胺形成亚胺的反应动力学比较。动力学曲线反映了荧光光谱中的蓝/绿强度比与孵育时间的关系。虚线连接数据点以引导眼睛,而不是用于数据拟合。将不含或含有催化剂 1-5(相对于脂质核心为 10 wt%)的 NE 制剂(1 µL)分别稀释到 1 mL PBSpH = 7.4,不含 Ca2+Mg2+)中,从 DMSO 中的储备溶液中添加 PA 和十二胺,最终浓度分别为 5 µM 100 µM

3. 新型荧光醛 (FA1) 的合成及其溶剂化变色性质。(a) FA1 的合成方案。(b) FA1 在不同极性溶剂以及 Labrafac 油和 Labrafac NEs 中的归一化荧光光谱。(c) FA1 的谱带最大位置(以波数表示)与经验极性参数 ET(30) 的校准。将维生素 E 醋酸盐 (VEA) 油、VEA NEsLabrafacLabrafac NEsCremophor ELP 胶束中的 FA1 的数据点放置在曲线上。

4. FA1 NE 内胺的反应性。(a,b) FA1 在十二胺存在下在不同孵育时间的 NE 内荧光光谱,无 (a) 和有催化剂 3 (b)(c) FA1 和十二胺在有和无催化剂的 NE 中形成亚胺的反应动力学比较。动力学曲线反映荧光光谱中蓝/绿强度比与孵育时间的关系。虚线连接数据点以提供指导,而不是用于数据拟合。将装有 FA1、有或无催化剂 3(相对于脂质核心为 9 wt%)的 NE 制剂 (1 µL) 分别稀释到 1 mL PBSpH = 7.4,无 Ca2+Mg2+)中。对于无催化剂 3 和有催化剂 3 的制剂,FA1 负载量相对于脂质核心分别为 1.8 1.7 wt%。混合物中 FA1 的最终浓度为 5 µM。将十二胺从 DMSO 的储备溶液中加入至最终浓度为 20 µM。(d-f)在不同亲脂性的一级胺存在下,用 FA11.7 wt% vs 油核)和催化剂 39 wt% vs 脂质核)负载的 NE 的荧光光谱:丁胺 (d)、辛胺 (e) 和十二胺 (f)NE 在室温下与或不与胺(1101001000μM)一起孵育 2 小时。

5. 多巴胺超分子纳米探针结合了新的荧光醛 (FA1)、催化剂 3 和脂滴纳米反应器内的识别配体 (RL1)

6. FA1 与胺之间亚胺形成的 NMR 和光学表征。

7. 超分子纳米探针与多巴胺的滴定及其在不同介质中的操作。

8. 通过固定在琼脂糖凝胶中的纳米探针(直径 148 纳米)对多巴胺浓度梯度进行成像。

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