A Quinoline-Based Ratiometric and Reversible Fluorescent Probe for Cadmium Imaging in Living Cells

Abstract

We report a novel ratiometric and reversible fluorescent probe for Cd(2+) detection utilizing a 6-(dimethylamino)quinaldine derivative as the fluorophore and a 2-hydrazinopyridine derivative as Cd(2+) chelator. This ratiometric fluorescent probe possesses favorable photophysical properties. It shows a large (55 nm) red-shift from 515 nm to 570 nm in the emission spectrum. Moreover, this probe also exhibits an excellent linear relationship of fluorescence intensity ratio (F570/F515) (R(2)=0.989) vs. Cd(2+) concentration in the range of 0-10 µM at physiological pH, which can serve as a "quantitative detecting" probe for Cd(2+). Utilizing this sensitive and selective probe, we have successfully detected Cd(2+) in living cells.

Recent Progress in Fluorescent Probes For Metal Ion Detection

“…Liu et al ( Liu et al, 2010 ) developed DBITA, a ratiofluorescent sensor that can be used for the recognition of Cd 2+ in live cells or aqueous media, with a Cd 2+ -induced emission redshift of 53 nm ( Figure 9B ). Sun et al ( Sun et al, 2016 ) reported a ratio-measured and reversible fluorescent probe for the recognition of Cd 2+ in living cells that was based on a 6-(dimethylamino) quinaldine derivative. For Cd 2+ in living human cells, Jiang et al ( Jiang et al, 2014 ) developed a novel fluorescence probe (L) for C-3-symmetric Schiff alkaloids on the basis of 8-hydroxy-2-methylquinoline.…”

Estudio de bioacumulación de metales pesados en plantas de consumo humano para sensado molecular In situ

“…137,149,162,163 Los solventes más empleados son soluciones de acetonitrilo (CH3CN), soluciones acuosas, soluciones buffer (HEPES, Tris-HCL, PBS). 137,164 Para la selección del fluoroforo, molécula, espaciador y demás componentes, se debe tener en cuenta la química de coordinación del elemento a sensar. La química de coordinación depende de la geometría y del número de coordinación que forma parte del complejo.…”

“…141 Para muestras biológicas tales como células vivas, la quinolina también ha sido empleada para detección de Zn 2+ , glutatión y cisteína en mitocondrias entre otros. 164,171,172 Los fluoroforos derivados de quinolina (8-aminoquinolina, hydroxyquinolina, isoquinolina) han sido usados para el desarrollo de sensores para detección de Zn 2+ porque son altamente solubles en agua y muestran buena selectividad con el Zn 2+ . En el desarrollo de estos sensores se considera la selectividad del Cd 2+ =.…”

“…Este tipo de configuración presenta alta sensibilidad para Cd 2+ (Kd=51pM) y alta sensibilidad frente a Zn 2+ y otro tipo de iones. En Sun et.al 164 se presenta un sensor radiométrico fluorescente basado en el grupo 6-(dimethylamino) para sustituir el esqueleto de la quinolina y 2-hydrazinopyridine para quelar el Cd 2+ en células vivas.…”

“…Por esta razón, cuando el solvente utilizado es agua, se hace necesario atender este factor. Además es importante resaltar que la quinolina yellow es soluble en agua y es altamente soluble en alcoholes como el metanol o etanol 141,164 mientras que, La rodamina B es altamente soluble en agua. Los espectros de excitación para la rodamina B mostraron diferente forma, los resultados en agua mostraron un pico de intensidad a una concentración de 1µg/l mientras que para una concentración de 10µg/l se observan dos picos de intensidad.…”