近日，華南師范大學(xué)鄧小元教授和Ying Jin教授（共同通訊作者）在Adv. Funct. Mater. 上發(fā)表了一篇題為“New Opportunities: Second Harmonic Generation of Boron-Doped Graphene Quantum Dots for Stem Cells Imaging and Ultraprecise Tracking in Wound Healing”是文章。研究者合成一種具有二次諧波效應(yīng)（SHG）的硼摻雜石墨烯量子點(diǎn)（B-GQDs）材料應(yīng)用于干細(xì)胞成像，并且可以實(shí)現(xiàn)傷口愈合的超精確跟蹤。

【圖文簡(jiǎn)介】

圖1 B-GQDs表征

a) B-GQD合成示意圖；

b-e) TEM，HRTEM，AFM圖；

f) 高度分布；

g-h) XRD和拉曼譜。

圖2 B-GQDs的SHG信號(hào)特性和圖像

a) 隨著功率的增加，在830nm激發(fā)下的SHG信號(hào)頻譜；

b) SHG強(qiáng)度與激光功率的關(guān)系；c) 多通道模式用于在830 nm激發(fā)波長(zhǎng)下檢測(cè)410-420 nm范圍內(nèi)的B-GQDS發(fā)射信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)成像；

d-f) 證明B-GQDs成像具有優(yōu)異的信噪比；

g) Lambda模式下的高精準(zhǔn)圖像。

圖3 B-GQDs對(duì)小鼠干細(xì)胞的成骨分化的影響以及B-GQDs的細(xì)胞毒性評(píng)價(jià)

a-b) 定量分析不同濃度（80、40和20μg ml?1）或僅在第3天和第5天以培養(yǎng)基作為對(duì)照的b-gqds處理的MMSCs的特定成骨基因（runx-2，alp）的mRNA表達(dá)；

c) B-GQDs體外細(xì)胞毒性分析：用B-GQDs孵育3天后，評(píng)估EMT6和MMSC細(xì)胞的存活率;

d) B-GQDs的體內(nèi)細(xì)胞毒性分析：將濃度為1 mg ml?1的B-GQDs注射到小鼠體內(nèi)，然后對(duì)注射和未注射（對(duì)照）動(dòng)物的心臟、肝臟、脾臟、肺和腎臟的H&E染色組織進(jìn)行分析

圖4?用于體外細(xì)胞追蹤和成像的B-GQDS

a) 使用帶B-GQDs的EMT6細(xì)胞的SHG圖像。紅點(diǎn)為B-GQDS的SHG；

b）使用帶B-GQDs的MMSCS的SHG圖像；

c）體外BGQDs的MMSCs的延時(shí)圖像；

d）激光照射下SHG和GFP強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。

圖5?在小鼠皮膚組織中，b-gqds顯示出優(yōu)于背景的信號(hào)，并且可以通過(guò)增加成像深度進(jìn)行檢測(cè)

a) 將b-gqds內(nèi)化為MMSCs的三維掃描圖像接種于ADM體外；

b）B-GQDS與膠原體內(nèi)SHG成像敏感性比較；亮點(diǎn)：B-GQDS產(chǎn)生的SHG；紅色：膠原蛋白產(chǎn)生的SHG；

c）相同激光功率（30 mW）下，B-GQDS與膠原的SHG強(qiáng)度比較；

d）創(chuàng)面再生皮膚組織三維掃描圖像（0.21mm×0.21mm×0.24mm）；

e）3D圖像中約200和130微米深度處的橫截面圖顯示存在B-GQD。亮點(diǎn)：b-gqds產(chǎn)生的shg；紅色：膠原蛋白產(chǎn)生的shg；綠色：MMSCs的gfp產(chǎn)生的熒光。比例尺為20微米。

圖6?隨著時(shí)間的推移，用B-GQDS在體外和在體內(nèi)對(duì)MMSCs進(jìn)行成像和跟蹤

a) 7天、14天、21天、28天和35天后，用b-gqds對(duì)mmsc進(jìn)行體外跟蹤。亮點(diǎn)：b-gqds產(chǎn)生的shg；綠色：MMSCs的gfp產(chǎn)生的熒光；

b）在7天、14天、21天、28天和35天之后，將mmsc–adm植入100–200μm深度的小鼠皮膚傷口后的體內(nèi)跟蹤。紅色：膠原蛋白形成的SHG；亮點(diǎn)：B-GQD形成的SHG；綠色：MMSCs的GFP產(chǎn)生的熒光。比例尺為20微米。

【小結(jié)】

研究者通過(guò)摻雜硼原子（≈11納米和單碳原子厚度）制備了一種新的石墨烯量子點(diǎn)，它產(chǎn)生了一種強(qiáng)SHG非線性光信號(hào)。無(wú)探頭用于SHG成像和跟蹤。并且進(jìn)一步證明了B-GQDS在體外和體內(nèi)對(duì)干細(xì)胞無(wú)毒性。B-GQDs表現(xiàn)出良好的生物相容性和長(zhǎng)期的光穩(wěn)定性，可以在傷口愈合模型中成功跟蹤皮膚組織35天以上。研究者認(rèn)為這種具有高生物相容性和量子點(diǎn)尺寸的新材料可以作為一種有前途的用于成像和長(zhǎng)期跟蹤的SHG納米探針。

文獻(xiàn)鏈接?New Opportunities: Second Harmonic Generation of Boron-Doped Graphene Quantum Dots for Stem Cells ?Imaging and Ultraprecise Tracking in Wound Healing,?2019, Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201902235

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