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SCOPUS
Fast and sensitive near-infrared fluorescent probes for ALP detection and 3d printed calcium phosphate scaffold imaging in vivo
저자
Park, Chul Soon ; Ha, Tai Hwan ; Kim, Moonil ; Raja, Naren ; Yun, Hui-suk ; Sung, Mi Jeong ; Kwon, Oh Seok ; Yoon, Hyeonseok ; Lee, Chang-Soo
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
151-158(8쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>Alkaline phosphatase (ALP) is a critical biological marker for osteoblast activity during early osteoblast differentiation, but few biologically compatible methods are available for its detection. Here, we describe the discovery of highly sensitive and rapidly responsive novel near-infrared (NIR) fluorescent probes (NIR-Phos-1, NIR-Phos-2) for the fluorescent detection of ALP. ALP cleaves the phosphate group from the NIR skeleton and substantially alters its photophysical properties, therefore generating a large “turn-on” fluorescent signal resulted from the catalytic hydrolysis on fluorogenic moiety. Our assay quantified ALP activity from 0 to 1.0UmL<SUP>−1</SUP> with a 10<SUP>−5</SUP>−10<SUP>−3</SUP> UmL<SUP>−1</SUP> limit of detection (LOD), showing a response rate completed within 1.5min. A potentially powerful approach to probe ALP activity in biological systems demonstrated real-time monitoring using both concentration- and time-dependent variations of endogenous ALP in live cells and animals. Based on high binding affinity to bone tissue of phosphate moiety, bone-like scaffold-based ALP detection in vivo was accessed using NIR probe-labeled three-dimensional (3D) calcium deficient hydroxyapatite (CDHA) scaffolds. They were subcutaneously implanted into mice and monitored ALP signal changes using a confocal imaging system. Our results suggest the possibility of early-stage ALP detection during neo-bone formation inside a bone defect, by in vivo fluorescent evaluation using 3D CDHA scaffolds.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Highly flexible and chemically accessible method for NIR probe synthesis is proposed. </LI> <LI> Generation of a large “turn-on” NIR fluorescent signal from the catalytic hydrolysis by ALP. </LI> <LI> ALP detection based on bone-like structure was accessed using 3D CDHA scaffolds. </LI> <LI> Monitoring ALP signal of subcutaneously implanted NIR probes-scaffolds into mice. </LI> <LI> Suggestion of early-stage ALP detection during neo-bone formation inside a bone defect. </LI> </UL> </P>
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