封面介绍
溶酶体是细胞内物质分解代谢的主要细胞器，在维持细胞内稳态、自噬、凋亡等多种细胞生命活动中发挥了重要作用。本研究通过简单的一步功能化修饰将N，N-二甲基乙二胺（N，N-Dimethylethylenediamine，DMEDA）修饰到碳点表面，大大提高了碳点的荧光量子产率，制备了具有溶酶体靶向功能的发射蓝色荧光的水溶性碳点（M-CDs）。实验结果表明，M-CDs具有非常低的细胞毒性及强的光稳定性，不仅可以作为通用的溶酶体定位探针，而且实现了活细胞内溶酶体的长时程成像，为研究溶酶体相关的生命活动过程提供了有力的成像工具。
采用经典的化学氧化法，以炭黑为碳源，在HNO3的氧化剥离作用下得到了表面富含羧基的碳点，进一步以DMEDA为表面钝化试剂，在氯化亚砜的活化下，DMEDA的氨基与活化后的碳点羧基发生酰胺化反应，连接到碳点表面，得到了发射蓝色荧光的碳点M-CDs。
图1N，N-二甲基乙二胺修饰的碳点（M-CDs）的合成路线图
修饰后的碳点M-CDs满足了细胞成像的需求，在HeLa细胞中，通过与细胞器商染的共定位实验，证明M-CDs定位在溶酶体内，碳点荧光与溶酶体商染Lyso-Tracker red荧光的重叠系数为0.93。进一步选取了肿瘤细胞（A549、MCF-7、SY5Y）和正常细胞QSG在内的其他4种常用细胞系，进行溶酶体定位研究。如图2所示，与M-CDs共培养1h后，在405nm激发下，这4种细胞内均检测到明亮的蓝色荧光（图2中A2~D2列），与溶酶体商业染料Lyso-Tracker red的叠加图（图2中A4~D4列）显示，细胞内M-CDs的蓝色荧光与Lyso-Tracker red的红色荧光完全重叠，表明M-CDs在不同细胞系中都具有良好的溶酶体的定位能力，可以作为通用的溶酶体定位探针。
图2M-CDs对3种肿瘤细胞（A549细胞（A1~A4）；MCF-7（B1~B4）；SY5Y（C1~C4））和一种正常细胞QSG（D1~D4）的溶酶体定位能力
M-CDs在HeLa细胞内的长时程成像结果如图3所示。图3A~3H为每5min拍摄的细胞组图中选取的特定时间点的HeLa细胞共聚焦成像图，结果表明，在长达120min的时间段内，经过25次的激光扫描成像后，细胞溶酶体内仍然检测到明亮的蓝色荧光，在120min时间点采集的细胞内的平均荧光强度与初始时间点相比，荧光强度仍然保持在80%以上（图3I），表明M-CDs可作为溶酶体长时程成像的标记探针，示踪活细胞内溶酶体的变化。
图3M-CDs与HeLa细胞共培养1h后随时间变化的长时程荧光成像及细胞内M-CDs荧光强度的变化图
作者简介
范子燕
第一作者：范子燕，2018年进入安徽大学攻读硕士研究生，主要从事生物成像方面的研究，以第一作者发表SCI一篇，以共同第一作者发表SCI一篇。
韩光梅
通讯作者：韩光梅，安徽大学物质科学与信息技术研究院副教授，硕士生导师。近年来主要从事基于纳米光学效应的生物传感与影像分析研究，先后主持国家自然科学基金青年项目、面上项目，安徽省自然科学基金青年基金及中国科学院仪器设备功能开发技术创新项目等多项科研项目。在J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Anal. Chem., Chem. Commun.等期刊发表SCI论文10余篇。
原文刊载于【分析化学期刊】公众号
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