Slukningsmekanisme af 2D MnO2 nanoark mod Au nanocluster fluorescens afklaret

Forskere ved Nanjing University har nu klarlagt quenching-mekanismen for 2D MnO ₂ nanosheets på Au nanocluster fluorescens og byggede derefter en tændt fluorescerende sensor til følsom og selektiv påvisning af glutathion (GSH).

Ultratynde MnO2 nanoark, et af de lovende 2D nanomaterialer, er af særlig interesse og har fundet bred anvendelse i bioanalytiske og biomedicinske undersøgelser på grund af sådanne egenskaber som deres unikke fotofysiske egenskaber, rig redox kemi, og god biokompatibilitet. På grund af deres brede absorption fra d-d overgang af Mn2+, MnO ₂ nanosheets fungerer som effektive quenchere over for adskillige fluorescerende reportere. Ved at kombinere sådanne interessante fotofysiske egenskaber med redoxkemi, biosensing og bioimaging er blevet opnået med MnO ₂ nanoark. Imidlertid, quenching-mekanismen for fluorescerende reportere af MnO ₂ nanoark er stadig stort set undvigende, hvilket igen ville hindre deres brede anvendelse.

For at løse disse problemer, Wei og kolleger adopterede en nanocluster fluorescerende reporter, som er lavet af få til hundredvis af metalatomer og er mere stabil end organiske farvestoffer. De fremstillede proteinstabiliserede Au nanoclusters (navngivet som AuNC), og undersøgte systematisk deres fluorescerende quenching-adfærd ved hjælp af MnO ₂ nanoark. Interessant nok, både dynamiske og statiske quenching-effekter spillede kritiske roller i quenching-processen, mens fluorescerende resonansenergioverførsel (FRET) og indre filtereffekt (IFE) kun spillede meget mindre roller i quenching-processen. I øvrigt, de udviklede en følsom og selektiv tændsensor til fluorescensdetektion af GSH, en vigtig antioxidant involveret i mange cellulære processer og sygdomme. Med deres nyetablerede metode, højfølsom og selektiv påvisning af GSH er blevet opnået.

Deres undersøgelse belyser yderligere mekanismerne bag nanomateriale-induceret fluorescensslukning. Det baner også en måde at designe tændte fluorescerende sensorer til bioanalyse og biobilleddannelse.