På sjukhus, läkare rekommenderar ofta patienter att ta kalciumtillskott. Men kommer kalciumet in i cellerna som behöver det? Tills nyligen, det har varit svårt att säga.

Men nu, Prof. Dong Wenfeis forskargrupp från Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology (SIBET) har utvecklat en ny typ av fluorescerande kolprickar som effektivt kan detektera kalciumnivåer i celler.

Kalcium är viktigt för livet. Kalciumjoner reglerar en mängd viktiga cellulära funktioner såsom differentiering, spridning, tillväxt och gentranskription.

Dessutom, studier har rapporterat att kalciumstatus i cancerceller är associerad med tumörbildning, metastaser och angiogenes. Andra studier har också visat att onormala förändringar i intracellulärt Ca ²⁺ koncentrationen är förknippad med förekomsten och utvecklingen av Parkinsons sjukdom, Huntingtons sjukdom och Alzheimers sjukdom. Således, detektion av intracellulära kalciumnivåer är mycket viktigt.

Konventionella metoder för kalciumjondetektion såsom atomabsorptionsspektroskopi (AAS) och kärnmagnetisk resonans (NMR) kräver dyr utrustning och omständlig provberedning, begränsa deras tillämpningar vid intracellulär detektion. Därför, utveckla prisvärda, effektiv, känsliga och enkla tekniker för att detektera Ca ²⁺ joner i celler är en prioritet. Lyckligtvis, fluorescensdetektion uppfyller dessa krav.

Som en ny fluorescerande sond, kolprickar (CD) har använts i stor utsträckning vid jon- och småmolekyldetektion på grund av deras enastående prestanda, som inkluderar vattenlöslighet, utmärkt stabilitet, icke-toxicitet, justerbar fluorescens och högt kvantutbyte.

I den här studien, forskarna använde en innovativ metod för att förbereda funktionella CD-skivor. De syntetiserade först CD-skivorna från citronsyra och etylendiamin med en hydrotermisk metod. Sedan modifierade de ytan på CD-skivorna med EGTA genom att värma upp lösningen.

Detta är en enkel och bekväm kemisk beredningsmetod, jämfört med det traditionella tvärbindningsförfarandet, eftersom alla reaktioner utförs i samma autoklav. De EGTA-modifierade CD-skivorna är slutprodukten; ingen sekundär rening och separation krävs.

Detta arbete med titeln "Two-Step Hydrothermal Preparation of Carbon Dots for Calcium Ion Detection" har publicerats i ACS Applied Materials &Interface.

CD-skivorna uppvisar klarblå fluorescens. När kalciumkoncentrationen ökar, fluorescensintensiteten sjunker kraftigt.

Cellexperiment visar att CD-skivor är icke-toxiska och har god biokompatibilitet, vilket tyder på att de kan vara en användbar sond för intracellulär Ca ²⁺ upptäckt.

I framtiden, forskare förväntar sig att utveckla fluorescerande kolprickar i det nära-infraröda bandet med stark penetration. Fördelningen av kalciumjoner i inre organ kunde sedan detekteras oförstörande.