fluorescent-nanoparticles-for-measurement-ion-concentration

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Tightly regulated ion homeostasis throughout the body is necessary for the prevention of such debilitating states as dehydration.1 In contrast, rapid ion ...

Northeastern University

Hemos dise&#xF1;ado nanosensores fluorescentes basadas en selectivos de iones optodes capaces de detectar peque&#xF1;as mol&#xE9;culas. Al localizar los componentes del sensor en un n&#xFA;cleo hidr&#xF3;fobo, estos nanosensores son capaces de controlar los cambios din&#xE1;micos en la concentraci&#xF3;n del analito modelo, glucosa. Los nanosensores demostrado esta respuesta in vitro y tambi&#xE9;n cuando se inyecta por v&#xED;a subcut&#xE1;nea en ratones. La respuesta de los nanosensores seguimiento a los cambios en los niveles de glucosa en la sangre en vivo que fueron comparables con las mediciones tomadas con un gluc&#xF3;metro. El desarrollo de estos nanosensores ofrece una alternativa, una herramienta m&#xED;nimamente invasiva para los niveles de glucosa en la vigilancia en campos como la investigaci&#xF3;n de la diabetes. Adem&#xE1;s, la extensi&#xF3;n de la plataforma optode selectivo de iones sensor para la detecci&#xF3;n de mol&#xE9;culas peque&#xF1;as permitir&#xE1; un mayor control de procesos fisiol&#xF3;gicos.

Fluorescente Nano-optodes para la detecci&#xF3;n de la glucosa

&#x6211;&#x4EEC;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x4E86;&#x57FA;&#x4E8E;&#x79BB;&#x5B50;&#x9009;&#x62E9;&#x6027; optodes &#x80FD;&#x591F;&#x68C0;&#x6D4B;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x7684;&#x8367;&#x5149;&#x7EB3;&#x7C73;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x3002;&#x901A;&#x8FC7;&#x672C;&#x5730;&#x5316;&#x758F;&#x6C34;&#x6838;&#x5FC3;&#x4E2D;&#x7684;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x7EC4;&#x4EF6;&#xFF0C;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7EB3;&#x7C73;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x90FD;&#x80FD;&#x591F;&#x76D1;&#x6D4B;&#x6A21;&#x578B;&#x5206;&#x6790;&#x7269;&#xFF0C;&#x8840;&#x7CD6;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684;&#x52A8;&#x6001;&#x53D8;&#x5316;&#x3002;&#x7EB3;&#x7C73;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x8868;&#x660E;&#x6B64;&#x53CD;&#x5E94;&#x7684;&#x4F53;&#x5916;&#xFF0C;&#x8FD8;&#x65F6;&#x76AE;&#x4E0B;&#x6CE8;&#x5165;&#x5C0F;&#x9F20;&#x3002;&#x7EB3;&#x7C73;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x7684;&#x54CD;&#x5E94;&#x8DDF;&#x8E2A;&#x8840;&#x6DB2;&#x8461;&#x8404;&#x7CD6;&#x6C34;&#x5E73;&#x7684;&#x53D8;&#x5316;&#x4F53;&#x5185;&#xFF0C;&#x662F;&#x91C7;&#x53D6;&#x5229;&#x7528;&#x8840;&#x7CD6;&#x6D4B;&#x91CF;&#x76F8;&#x5AB2;&#x7F8E;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7EB3;&#x7C73;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x7684;&#x53D1;&#x5C55;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E86;&#x66FF;&#x4EE3;&#x800C;&#x5FAE;&#x521B;&#x7684;&#x5DE5;&#x5177;&#xFF0C;&#x7528;&#x4EE5;&#x76D1;&#x6D4B;&#x8840;&#x7CD6;&#x6C34;&#x5E73;&#x5728;&#x7CD6;&#x5C3F;&#x75C5;&#x7814;&#x7A76;&#x7B49;&#x9886;&#x57DF;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x5BF9;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x68C0;&#x6D4B;&#x79BB;&#x5B50;&#x9009;&#x62E9;&#x6027;&#x5149;&#x6781;&#x4F20;&#x611F;&#x5668;&#x5E73;&#x53F0;&#x7684;&#x6269;&#x5C55;&#x5C06;&#x5141;&#x8BB8;&#x52A0;&#x5F3A;&#x76D1;&#x6D4B;&#x7684;&#x751F;&#x7406;&#x8FC7;&#x7A0B;&#x3002;

&#x8840;&#x7CD6;&#x68C0;&#x6D4B;&#x8367;&#x5149;&#x7EB3;&#x7C73; optodes&#x3002;

We have designed fluorescent nanosensors based on ion-selective optodes capable of detecting small molecules. By localizing the sensor components in a hydrophobic core, these nanosensors are able to monitor dynamic changes in concentration of the model analyte, glucose. The nanosensors demonstrated this response in vitro and also when injected subcutaneously into mice. The response of the nanosensors tracked changes in blood glucose levels in vivo that were comparable to measurements taken using a glucometer. The development of these nanosensors offers an alternative, minimally invasive tool for monitoring glucose levels in such fields as diabetes research. Furthermore, the extension of the ion-selective optode sensor platform to small molecule detection will allow for enhanced monitoring of physiological processes.

Fluorescent nano-optodes for glucose detection.

Nous avons con&#xE7;u nanocapteurs fluorescents sur la base d&#x26;#39;ions s&#xE9;lectifs optodes capables de d&#xE9;tecter de petites mol&#xE9;cules. En localisant les composants de capteur dans un noyau hydrophobe, ces nanocapteurs sont capables de surveiller les changements dynamiques de la concentration de l&#x26;#39;analyte, du glucose mod&#xE8;le. Les nanocapteurs d&#xE9;montr&#xE9; cette r&#xE9;ponse in vitro et aussi lorsqu&#x26;#39;il est inject&#xE9; par voie sous cutan&#xE9;e &#xE0; des souris. La r&#xE9;ponse des nanocapteurs le suivi des modifications dans les niveaux de glucose dans le sang in vivo qui ont &#xE9;t&#xE9; compar&#xE9;es &#xE0; des mesures prises &#xE0; l&#x26;#39;aide d&#x26;#39;un glucom&#xE8;tre. Le d&#xE9;veloppement de ces nanocapteurs offre une alternative, un outil peu invasif pour les niveaux de surveillance de la glyc&#xE9;mie dans des domaines tels que la recherche du diab&#xE8;te. En outre, l&#x26;#39;extension de la plate-forme d&#x26;#39;ions s&#xE9;lective optode capteur pour la d&#xE9;tection de petites mol&#xE9;cules permettra une surveillance accrue des processus physiologiques.

Fluorescent Nano-optodes pour la d&#xE9;tection du glucose

Wir haben gestaltet, fluoreszierende Nanosensoren basierend auf Aufsp&uuml;ren von kleine Molek&uuml;len IONENSELEKTIVE beschrieben. Lokalisieren die Sensor-Komponenten in einen hydrophoben Kern, k&ouml;nnen diese Nanosensoren dynamische &Auml;nderungen in der Konzentration des Analyten Modell, Glukose zu &uuml;berwachen. Die Nanosensoren demonstriert diese Antwort in-vitro- und auch wenn in M&auml;usen subkutan injiziert. Die Reaktion der Nanosensoren &Uuml;berarbeitungen in Blutzuckerwerte in-vivo, die Messungen mit einem Glucometer vergleichbar waren. Die Entwicklung dieser Nanosensoren bietet eine alternative, minimal-invasive Tool zur &Uuml;berwachung des Blutzuckerspiegels in Bereichen wie der Diabetes-Forschung. Dar&uuml;ber hinaus erm&ouml;glicht die Erweiterung der Plattform Sensor IONENSELEKTIVE Optoden niedermolekularer Erkennung verst&auml;rkte &Uuml;berwachung der physiologischen Prozesse.

Fluoreszierende Nano-beschrieben f&uuml;r Glukose-Erkennung.

Abbiamo progettato i nanosensori fluorescente basato su optodes iono selettivi in grado di rilevare piccole molecole. Localizzando i componenti del sensore in un core idrofobico, questi nanosensori sono in grado di monitorare i cambiamenti dinamici nella concentrazione dell&#39;analita modello, glucosio. I nanosensori dimostrato questa risposta in vitro e anche quando iniettato per via sottocutanea in topi. La risposta dei nanosensori rilevati cambiamenti nei livelli di glucosio in vivo che erano paragonabili a misurazioni effettuate utilizzando un glucometro. Lo sviluppo di questi nanosensori offre uno strumento alternativo, minimamente invasivo per il monitoraggio dei livelli di glucosio in campi come la ricerca sul diabete. Inoltre, l&#39;estensione della piattaforma ion-selective optode sensore per rilevazione di piccola molecola consentir&agrave; per il potenziamento della sorveglianza dei processi fisiologici.

Nano-optodes fluorescente per la rilevazione del glucosio.

&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x3092;&#x691C;&#x51FA;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x30A4;&#x30AA;&#x30F3;&#x9078;&#x629E;optodes&#x306B;&#x57FA;&#x3065;&#x3044;&#x3066;&#x86CD;&#x5149;&#x30CA;&#x30CE;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x3092;&#x8A2D;&#x8A08;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x758E;&#x6C34;&#x6027;&#x30B3;&#x30A2;&#x306B;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x30B3;&#x30F3;&#x30DD;&#x30FC;&#x30CD;&#x30F3;&#x30C8;&#x3092;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BA;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30CA;&#x30CE;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x306F;&#x3001;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x5206;&#x6790;&#x7269;&#x306E;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x306E;&#x52D5;&#x7684;&#x5909;&#x5316;&#x306F;&#x3001;&#x30B0;&#x30EB;&#x30B3;&#x30FC;&#x30B9;&#x3092;&#x76E3;&#x8996;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x306B;&#x76AE;&#x4E0B;&#x6CE8;&#x5C04;&#x3057;&#x305F;&#x3068;&#x304D;&#x306B;&#x30CA;&#x30CE;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x306F;&#x307E;&#x305F;&#x3001;in vitro&#x3067;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x30CA;&#x30CE;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;&#x306F;&#x3001;&#x30B0;&#x30EB;&#x30B3;&#x30E1;&#x30FC;&#x30BF;&#x30FC;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x3066;&#x5F97;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x5024;&#x306B;&#x5339;&#x6575;&#x3057;&#x305F;in vivo&#x3067;&#x306E;&#x8840;&#x7CD6;&#x5024;&#x306E;&#x5909;&#x5316;&#x3092;&#x8FFD;&#x8DE1;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30CA;&#x30CE;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x306E;&#x958B;&#x767A;&#x306F;&#x3001;&#x7CD6;&#x5C3F;&#x75C5;&#x306E;&#x7814;&#x7A76;&#x306A;&#x3069;&#x306E;&#x5206;&#x91CE;&#x3067;&#x8840;&#x7CD6;&#x5024;&#x3092;&#x76E3;&#x8996;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x4EE3;&#x66FF;&#x3001;&#x4F4E;&#x4FB5;&#x8972;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x5C0F;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x691C;&#x51FA;&#x306B;&#x30A4;&#x30AA;&#x30F3;&#x9078;&#x629E;&#x6027;&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;&#x30FC;&#x30C9;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B5;&#x30FC;&#x30D7;&#x30E9;&#x30C3;&#x30C8;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30E0;&#x306E;&#x62E1;&#x5F35;&#x306F;&#x3001;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x30D7;&#x30ED;&#x30BB;&#x30B9;&#x306E;&#x76E3;&#x8996;&#x306E;&#x5F37;&#x5316;&#x304C;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x306A;&#x308B;&#x3002;

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&#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xC774;&#xC628; &#xC120;&#xD0DD;&#xC801; optodes &#xC791;&#xC740; &#xBD84;&#xC790;&#xB97C; &#xAC10;&#xC9C0; &#xB2A5;&#xB825;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xD615;&#xAD11; nanosensors &#xB514;&#xC790;&#xC778;. &#xC18C;&#xC218; &#xD575;&#xC2EC; &#xC13C;&#xC11C; &#xAD6C;&#xC131; &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xD654; &#xD558;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; nanosensors &#xB3D9;&#xC801; &#xBCC0;&#xD654; &#xBAA8;&#xB378; &#xBD84;&#xC11D;, &#xD608;&#xB2F9;&#xC758; &#xB18D;&#xB3C4;&#xB97C; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. Nanosensors &#xC2DC;&#xC5F0;&#xC774; &#xC751;&#xB2F5; &#xCCB4; &#xC678;&#xB3C4; subcutaneously &#xC950;&#xC5D0; &#xC8FC;&#xC785; &#xD558;&#xB294; &#xACBD;&#xC6B0;. Nanosensors&#xC758; &#xC751;&#xB2F5; &#xD608;&#xC561; &#xD3EC;&#xB3C4; &#xB2F9; &#xC218;&#xC900;&#xC774; vivo&#xC5D0;&#xC11C; &#xCE21;&#xC815; &#xD55C;&#xB294; glucometer&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBE44;&#xAD50;&#xC758; &#xBCC0;&#xACBD; &#xB0B4;&#xC6A9;&#xC744; &#xCD94;&#xC801; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; nanosensors&#xC758; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB2F9;&#xB1E8;&#xBCD1; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xAC19;&#xC740; &#xBD84;&#xC57C;&#xC5D0; &#xC788;&#xB294; &#xD3EC;&#xB3C4; &#xB2F9; &#xC218;&#xC900;&#xC744; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD55C; &#xB300;&#xC548;, &#xCD5C;&#xC18C; &#xCE68; &#xC2B5; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC81C;&#xACF5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB610;&#xD55C;, &#xC791;&#xC740; &#xBD84;&#xC790; &#xAC80;&#xCD9C; optode &#xC774;&#xC628; &#xC120;&#xD0DD;&#xC801; &#xC13C;&#xC11C; &#xD50C;&#xB7AB;&#xD3FC;&#xC758; &#xD655;&#xC7A5; &#xC0DD;&#xB9AC; &#xC801; &#xD504;&#xB85C;&#xC138;&#xC2A4;&#xC758; &#xD5A5;&#xC0C1; &#xB41C; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD3EC;&#xB3C4; &#xB2F9; &#xAC80;&#xCD9C;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xD615;&#xAD11; &#xB098;&#xB178;-optodes&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

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The advent of fluorescent nanosensors has enabled intracellular monitoring of several physiological analytes, which was previously not possible with molecular dyes or other invasive techniques. We have extended the capability of these sensors to include the detection of small molecules with the development of glucose-sensitive nano-optodes. Herein, we discuss the design and development of glucose-sensitive nano-optodes, which have been proven functional both in vitro and in vivo.

The design and development of fluorescent nano-optodes for in vivo glucose monitoring.

L&#x26;#39;av&#xE8;nement de nanocapteurs fluorescents a permis une surveillance intracellulaire de plusieurs analytes physiologiques, ce qui n&#x26;#39;&#xE9;tait pas possible auparavant avec des colorants mol&#xE9;culaires ou d&#x26;#39;autres techniques invasives. Nous avons &#xE9;tendu la capacit&#xE9; de ces capteurs afin d&#x26;#39;inclure la d&#xE9;tection de petites mol&#xE9;cules avec le d&#xE9;veloppement de glucose sensible &#xE0; la nano-optodes. Ici, nous discutons de la conception et le d&#xE9;veloppement de la glucose-sensibles, les nano-optodes qui ont fait leurs preuves fonctionnelle in vitro et in vivo.

La conception et le d&#xE9;veloppement des nano-Fluorescent optodes dans la mesure du glucose in vivo

Das Aufkommen von fluoreszierenden Nanosensoren erm&ouml;glichte intrazellul&auml;re &Uuml;berwachung von mehreren physiologischen Analyten, die war bisher nicht m&ouml;glich, mit molekularen Farbstoffe oder andere invasiven Techniken. Wir haben die F&auml;higkeit dieser Sensoren geh&ouml;ren die Erkennung kleiner Molek&uuml;le mit der Entwicklung des Glukose-Sensitive Nano-beschrieben erweitert. Hier diskutieren wir die Gestaltung und Entwicklung des Glukose-Sensitive Nano-beschrieben, die funktionale sowohl in-vitro bew&auml;hrt haben und in-Vivo.

Konzeption und Entwicklung von fluoreszierenden Nano-beschrieben f&uuml;r in-vivo Blutzuckermessung.

L&#39;avvento dei nanosensori fluorescente ha permesso intracellulare monitoraggio dei diversi analiti fisiologici, che in precedenza non era possibile con coloranti molecolare o altre tecniche invasive. Abbiamo esteso la capacit&agrave; di questi sensori per includere il rilevamento di piccole molecole con lo sviluppo di nano-optodes di glucosio-sensibili. Discutiamo qui, progettazione e sviluppo di glucosio-sensibili nano-optodes, che si sono dimostrati funzionali sia in vitro e in vivo.

Progettazione e sviluppo di nano-optodes fluorescente per il monitoraggio del glucosio in vivo.

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La llegada de nanosensores fluorescentes ha permitido la vigilancia intracelular de varios analitos fisiol&#xF3;gicos, que antes no era posible con los tintes moleculares u otras t&#xE9;cnicas invasivas. Hemos ampliado la capacidad de estos sensores para incluir la detecci&#xF3;n de mol&#xE9;culas peque&#xF1;as con el desarrollo de glucosa sensible a nano-optodes. En este art&#xED;culo comentamos el dise&#xF1;o y desarrollo de la sensibilidad de glucosa-nano-optodes, que han demostrado funcionales tanto in vitro como in vivo.

Mary K. Balaconis

Bioengineering Department

Northeastern University

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Mary K. Balaconis

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Northeastern University

Fluorescent Nanoparticles for the Measurement of Ion Concentration in Biological Systems

Bioengineering Department