上海交通大學(xué)熊麗琴團(tuán)隊：提出共軛聚合物納米探針在植物領(lǐng)域的新應(yīng)用
2020年6月1日，環(huán)境科學(xué)一區(qū)期刊《Environmental Pollution》在線發(fā)表了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院熊麗琴副教授研究團(tuán)隊的最新研究成果：“Toxicity, uptake and transport mechanisms of dual-modal polymer dots in penny grass (Hydrocotyle vulgaris L.)”
隨著人們對于塑料制品的使用量日趨增加，“白色污染”也日趨嚴(yán)峻化。很多塑料制品在水環(huán)境中經(jīng)過長期的陽光照射，機(jī)械磨碎和環(huán)境腐蝕會分解成納米尺度的“微型塑料”。然而這些微型塑料卻無法進(jìn)一步完全降解，會對水生環(huán)境尤其水生植物造成一定的影響。因此探究其對于植物的毒性以及在植物內(nèi)部的攝取和運輸機(jī)制是一個很重要的科學(xué)問題。該研究利用了一種具有雙模態(tài)成像功能的共軛聚合物納米探針來模擬水中的塑料分解物，并通過熒光和光聲成像將其在植物體內(nèi)的攝取和運輸過程可視化地記錄下來，為后期的治理工作提供了理論基礎(chǔ)。
該研究設(shè)計的這類共軛聚合物納米探針具有合成過程簡單，熒光性能穩(wěn)定，外層配體可調(diào)節(jié)等優(yōu)良性能，可以廣泛模擬水環(huán)境中具有不同物化性質(zhì)的塑料分解物。將植物培養(yǎng)在含有共軛聚合物納米探針的水環(huán)境中，不同時間檢測植物生理、生化參數(shù)的變化情況。發(fā)現(xiàn)十天時，各個參數(shù)出現(xiàn)顯著性變化，產(chǎn)生毒性。隨后，通過共聚焦熒光顯微鏡成像觀察到不同性質(zhì)的納米在莖、葉中的分布有明顯差異。經(jīng)過48小時的活體熒光成像，發(fā)現(xiàn)氨基修飾的納米探針在莖的縱向運輸中出現(xiàn)先向上后向下的動態(tài)過程，而羧基修飾的納米探針卻未出現(xiàn)該現(xiàn)象。值得注意的是，該研究中將光聲成像應(yīng)用于植物領(lǐng)域尚屬首次被報道。通過非侵入性光聲斷層掃描成像，獲得了植物體內(nèi)外源性物質(zhì)的運輸信息，這為植物領(lǐng)域的相關(guān)研究提供了新的影像學(xué)手段和技術(shù)。
圖一為共軛聚合物納米探針在植物內(nèi)的光聲成像，圖二圖三為共聚焦熒光顯微成像。
博士生李婧茹為本研究論文的第一作者，熊麗琴副教授為論文的通訊作者。該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2016YFC1303100），國家自然科學(xué)基金項目(81974273; 81671737; 81301261; 21374059)的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114877
熊麗琴為上海交通大學(xué)長聘教軌副教授，博士生導(dǎo)師。長期從事熒光共軛聚合物納米探針的研究工作，主要研究方向為：腫瘤分子影像，淋巴系統(tǒng)功能成像，棕色脂肪成像等。
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