イオノフォアとシリコンベースの粒子を備えた可塑剤を含まない小型光イオンセンシングプラットフォーム

ナノスケールのイオノフォアベースのイオン選択オプトーデ（NANO-ISO）は、生物学的および環境サンプルにおけるイオン濃度のin situおよびリアルタイム測定の効果的なセンシングツールです。新しいセンシング材料を探している間、可塑剤を含まないナノISOは、生物学的および環境的応用にとって特に重要です。この研究は、直径約50 nm、100 nm、および5μMのペグ化器官ナノ粒子、PDMSナノスフェア、およびSiO2ミクロスフェアを含むSi含有粒子に基づいた可塑剤を含まないナノISOを説明しました。このプラットフォームは、ナノマトリックがイオンキャリア複合体の形成定数を調整する上で重要な役割を果たし、PDMSに基づくものよりもペギル化Organosilica nano-ISOSの選択性を向上させた高度に選択的なイオノフォアの使用を可能にしました。汎用性の高いシリカ化学の使用により、SIO2ミクロスフェアでのpHおよびイオンのデュアルセンシングが達成されました。さらに、PDMS NANO-ISOSの架橋程度を増やすと線形応答範囲が拡張され、細胞の取り込み実験により、Nano-ISOが細胞毒性が非常に低いHeLa細胞に容易に入ることができることが示されました。

Nanoscale ionophore-based ion-selective optodes (nano-ISOs) are effective sensing tools for in situ and real time measurements of ion concentrations in biological and environmental samples. While searching for novel sensing materials, nano-ISOs free of plasticizers are particularly important for biological and environmental applications. This work described plasticizer-free nano-ISOs based on Si-containing particles including PEGylated organosilica nanoparticles, PDMS nanospheres, and SiO2 microspheres, with diameters around 50 nm, 100 nm, and 5 μm, respectively. The platform enabled the use of highly selective ionophores, where the nanomatrices played important roles in tuning the ion-carrier complex formation constants and led to better selectivity for the PEGylated organosilica nano-ISOs than those based on PDMS. With use of the versatile silica chemistry, pH and ion dual sensing was achieved on SiO2 microspheres. In addition, increasing the cross-linking degree of the PDMS nano-ISOs extended the linear response range, and cellular uptake experiments showed that the nano-ISOs could readily enter HeLa cells with very low cytotoxicity.