陈学元：基于双激发比率型稀土上转换荧光标记实现胞内次氯酸根检测

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细胞微环境的改变与许多生理、病理过程密切相关，发展非侵入性荧光探针以监测细胞内生物分子含量或生理参数的微小变化，具有重要的生物学意义和医学价值。然而，目前大多数胞内荧光分析方法只提供非定量的荧光成像，其灵敏度和精确度都难以达到实际监测需求。

    中国科学院福建物质结构研究所功能纳米结构设计与组装重点实验室陈学元团队在中科院战略性先导科技专项、中科院创新国际团队以及国家自然科学基金和中科院青促会等的支持下，首次提出近红外双激发比率型上转换策略实现细胞内生物分子的精准检测。该团队发展了一种聚合物F127包覆的水溶性染料敏化稀土上转换荧光探针，利用近红外染料IR808到Yb/Er共掺NaGdF4上转换纳米颗粒的高效能量传递和低背景荧光信号，实现808 nm激发下对次氯酸根（ClO-）的超灵敏检测，检测限低至16.1 nM。同时以980 nm激发的上转换发光作为参比信号，减少了细胞内复杂环境及探针分布不均等引起的检测偏差。通过设计新型的近红外双激发共聚焦显微镜系统，研究团队成功实现了对活细胞MCF-7中内源性和外源性ClO-的精确定量分析。该双激发比率型检测策略可通过改变近红外染料的响应基团，拓展到各种胞内生物分子的检测，为活细胞生理过程监测和疾病诊断提供重要工具。相关结果9月24日以全文形式在线发表在《先进科学》杂志（Adv. Sci. 2019, 1901874. DOI: 10.1002/advs.201901874），福建物构所/上海科技大学联培博士研究生柯建熙是该论文的第一作者。


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次氯酸根离子无论在酸性还是碱性溶液中,都有强的氧化性,次氯酸根离子和常见的还原性离子不可以大量共存。如ClO-和Fe2+ 、S2- 、I-、HS- 、SO32- 、HSO3- 等因为发生氧化还原反应不可以大量共存。常见的次氯酸盐包括NaClO(漂白剂有效成分)和Ca(ClO)2(漂白粉有效成分),都是很强的氧化剂。而且都可以溶于水。强氧化性,被还原成Cl-或Cl2。可做漂白剂。

       陈学元，男，籍贯福建建瓯，研究员，博士生导师。1993年毕业于中国科技大学材料科学与工程系，1998年获中科院福建物质结构研究所物理化学专业理学博士学位。2001-2005年在美国能源部阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）化学部从事博士后研究。2005年入选中国科学院"百人计划"回国工作。2013年获得国家杰出青年科学基金。入选国务院政府特殊津贴专家（2014），首批福建省科技创新领军人才（2014），科技部中青年科技创新领军人才（2014），国家“万人计划”科技创新领军人才（2016），福建省第五批引进高层次创业创新人才（2017）。近年来致力于发光材料电子结构与性能研究，在无机发光材料控制合成、电子结构、光学性能及应用取得重要进展，已在Nature Photonics, Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等刊物发表SCI论文140多篇，被他人引用六千多次，15篇论文入选近十年化学、材料和物理领域ESI高被引频次论文（top 1%）；出版《稀土纳米发光材料：从基础到生物应用》等Springer英文专著2部，专章6篇；申请国内外发明专利34项（授权19项）。系列研究成果分别入选年度 “中国光学重要成果” （2010，2011，2013，2014，2016）和 “中国稀土十大科技新闻”（2011，2014，2015，2016）。