单粒子跟踪(SPT)是一种强大的工具，用于揭示活细胞和生物组织中许多生物过程中的单分子动力学。单壁碳纳米管(SWCNTs)在不同的生物环境中，由于其特有的大体积比结构，以及其明亮稳定的近红外(NIR)光致发光特性，在不同的生物环境中都是很有前途的光致发光发射器，这对于长期的视频速率成像和单分子水平的高信噪比(SNRs)的跟踪应用非常有价值。近年来应用SWCNTs作为NIR光致发光发射器的研究进展突出了纳米尺度下脑组织组织的认识。在第一部分,本文回顾总结了最新进展在不同表面涂层常用的封装SWCNT表面通过分子自组装为了获得surface-coated细胞毒性较低的纳米管和最小的排放与活细胞特异性的相互作用,同时保持明亮的光致发光,使长期发光成像和跟踪在single-nanotube级别在生物环境。第二部分提供了不同激励策略的比较(6,5)SWCNTs，以确定最佳的激发波长，用于高效的视频图像成像，并在活体脑组织中追踪单个纳米管，在不引起不可接受的光毒性或温度升高的情况下，进行长达数十分钟的跟踪。最后,本文展示了利用单个碳纳米管的光致发光跟踪结合超分辨率单分子定位显微镜技术,是实际阐明大脑的超细纳米组织细胞外空间(ECS)和调查当地的流变特性的年轻老鼠大脑subdiffraction在亚波长光学分辨率下降到50 nm ~ 40 nm的准确性。这一发现主要说明了脑组织的巨大多样性以及在活体脑组织中局部黏度的不均匀性。总的来说,因为他们的低细胞毒性的优点,明亮的光致发光,高信噪比(~ 25),和深层组织渗透(~ 100μm)长期video-rate single-nanotube层面成像和跟踪在845 nm励磁(K-momentum exciton-phonon边带,KSB),phospholipid-polyethylene glycol-coated SWCNTs蕴含着巨大的潜力,近红外光谱光致发光排放单粒子跟踪在生物环境中,比如在大脑组织生活,并且可以在阐明大脑ECS在各种生物过程中的基本作用(如睡眠、记忆、衰老、脑肿瘤进展和神经退行性疾病发展)中找到扩展的应用。
——文章发布于2018年4月24日
