银纳米材料在细胞荧光成像分析中的应用研究

Fluorescence analysis is widely used in bioanalysis and biomedical diagnostics, and the development of fluorescence imaging technology inevitably promote the development of biomedicine, offer new means for early disease diagnosis, therapy and monitoring the treatment. It is an important way to do researches and develop new fluorescent imaging labels and systems to fulfill sensitive, rapid, accurate and real-time cell imaging and analysis. Silver nanomaterials have three advantages. Firstly, they have high capacity in which a large amount of fluorescent molecules and biological recognition molecules can be incorporated. Secondly, they have good biocompatibility, easy for functionalization. Thirdly, they have enhancement/quenching fluorescence effect, the fluorescence property of fluorescence molecules can be altered to enhance the sensitivity. From the design and preparation of fluorescent labels based on silver nanomaterials, we effectively applied metal-enhanced fluorescence to cell imaging and analysis, and develop new fluorescence imaging system for highly sensitive and specific cell imaging. We establish new imaging methods for tumor cells and molecules in cells, and fulfill simultaneous, rapid and sensitive analysis of different tumor cells and different molecules in cells.

荧光分析广泛应用于生物分析和生物医学诊断领域，而荧光成像技术的发展必然推动生物医学的发展，为疾病的早期诊断和治疗、病人术后监测等提供新的手段。研究并发展新型荧光成像探针和荧光成像系统是实现灵敏、快速、精准、实时细胞成像和分析的重要途径。银纳米材料具有三个特点：高负载型，能大量连接荧光分子和生物识别分子；生物兼容性好，易于修饰；增强/淬灭荧光效应，可以改变荧光分子的荧光特性，提高分析的灵敏度。本课题从设计、制备基于银纳米材料的荧光探针出发，开展金属增强荧光技术在细胞成像和细胞分析中的高效应用，研究与建立可用于细胞成像的高灵敏、高特异性的新型荧光成像系统。建立肿瘤细胞以及细胞内分子的成像分析新方法，实现多种肿瘤细胞以及细胞内多种重要生物分子的同时、快速、灵敏分析。

成像技术是研究细胞生物学的重要手段，我们旨在发展新的荧光成像方法用于活细胞成像研究。本课题从设计、制备荧光成像探针出发，开展了纳米银增强荧光探针在细胞成像中的应用，同时还发展了活细胞内荧光单颗粒成像技术用于mRNA与microRNA的共成像研究。首先我们制备了纳米银荧光探针用于细胞凋亡及凋亡成像研究，纳米银在一定的条件下可以诱导细胞发生凋亡现象，同时由于纳米银本身连有荧光分子，因此可以用于细胞凋亡的实时成像分析。其次，我们制备了纳米银增强的荧光能量共振转移（FRET）探针用于肿瘤细胞CCRF-CEM的特异性成像分析，我们在纳米银表面构建了一种FRET系统形成了纳米银增强FRET探针，此探针能特异性识别目标细胞，对其他细胞没有识别功能，同时由于FRET系统被破坏，探针的荧光信号大大增强，实现了特定细胞的灵敏分析。最后，我们发展了一种活细胞内的单颗粒共定位成像技术用于研究mciroRNA对mRNA的干扰效应, 我们通过显微注射的模式将荧光标记的mRNA与microRNA导入至细胞，实现了活细胞内单个mRNA与microRNA的共定位成像分析。我们首次实现了活细胞内单分子水平的成像分析。