JACS：超小磁手性氢氧化钴纳米粒子用于动态检测体内活性氧

        作为一种重要的信号分子，活性氧（ROS）通常可以在各种代谢过程中产生，并且在调节多种生理功能方面发挥着至关重要的作用，以很多存在形式存在，如次氯酸（HClO）、超氧化物（O^2-）、羟基自由基(-OH)、过氧化氢(H₂O₂)和单线态氧(¹O₂)。然而，由于ROS具有较强的氧化能力，可能会氧化细胞中的功能性的蛋白质、脂质和核酸，造成严重的损伤。ROS的过度积累会引发生物体内的氧化应激反应，而且与许多病理状况相关，包括癌症、神经系统疾病和心血管疾病。

纳米材料具有巨大的比表面积和界面，对外部环境的变化十分敏感，是一种性能卓越的敏感材料。对于纳米材料来说，手性光学活性是一种新生光学特性，由于手性光学信号可以对外部细微的变化表现出的敏感信号响应。基于手性纳米材料的手性光学信号的变化，在手性分析领域已经取得了巨大的进步，如检测、对映选择性分离等。

        近些年基于荧光信号来分析ROS的探针被广泛的开发出来，其中，基于有机分子的荧光探针已经被视为是一种用于ROS分析的常用策略。然而，它们自身存在着许多弱点，如易出现光漂白、自发氧化等现象，导致有机分子的荧光信号易受外界环境干扰、难以进行精准的胞内定量和灵敏的动态监测，同时有机分子常常具有较强的生物毒性，这些弱点使得有机荧光分子探针在复杂环境中非常脆弱，极大地限制了它们的应用。因此，新的高性能的ROS检测探针收到很大关注，也一直是亟待解决的难题。近些年，手性纳米颗粒（NPs）的生物应用引起了广泛关注，同时利用手性无机纳米材料对生物信号分子（如ROS）的响应性以及它们作为实时监测的生物传感器的直接应用仍未得到广泛探索。有鉴于此，我们团队合成了超小磁手性氢氧化钴纳米粒子用于动态检测体内活性氧。

本文要点

1）研究人员合成了具有强手性和独特磁性的磁手性氢氧化钴（Co(OH)₂）纳米颗粒，并将这些纳米颗粒用于检测和监测活细胞和体内的活性氧物种（ROS）。

2）磁手性Co(OH)₂ NPs的圆二色性（CD）和磁共振成像（MRI）信号显示了广泛的细胞内ROS检测范围，从0.673到612.971 pmol/106细胞，相应的检测限（LOD）为0.087和0.179 pmol/106细胞，远低于目前可用的探针；基于CD信号，d-天冬氨酸包覆的Co(OH)₂ NPs（d-Co(OH)₂ NPs）的LOD比l-天冬氨酸包覆的Co(OH)₂ NPs（l-Co(OH)₂ NPs）的LOD低5.7倍。

3）另外，d-Co(OH)₂NPs还表现出动态ROS监测能力。在复杂的生物环境中，活性氧的高选择性和敏感性可归因于NPs表面的Co²⁺氧化反应。

4）此外，磁手性Co(OH)₂NPs能够通过荧光和MRI信号量化活体小鼠的ROS水平。

本文研究结果表明磁手性Co(OH)₂纳米颗粒具有显著的活性氧定量能力，因此可以为探索手性纳米材料作为研究生物事件的潜在生物传感器提供新的工具。

 原文名称与链接：

Chen Li, et al. Ultrasmall Magneto-chiral Cobalt Hydroxide Nanoparticles Enable Dynamic Detection of Reactive Oxygen Species in Vivo. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.1c09986

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c09986