Up-converting rare-earth nanophosphors (UCNPs) have great potential to revolutionize biological luminescent labels, but their use has been limited by difficulties in obtaining UCNPs that are biocompatible. To address this problem, we have developed a simple and versatile strategy for converting hydrophobic UCNPs into water-soluble and carboxylic acid-functionalized analogues by directly oxidizing oleic acid ligands with the Lemieux-von Rudloff reagent. This oxidation process has no obvious adverse effects on the morphologies, phases, compositions and luminescent capabilities of UCNPs. Furthermore, as revealed by Fourier transform infrared (FTIR) and NMR results, oleic acid ligands on the surface of UCNPs can be oxidized into azelaic acids (HOOC(CH2)7COOH), which results in the generation of free carboxylic acid groups on the surface. The presence of free carboxylic acid groups not only confers high solubility in water, but also allows further conjugation with biomolecules such as streptavidin. A highly sensitive DNA sensor based on such streptavidin-coupled UCNPs have been prepared, and the demonstrated results suggest that these biocompatible UCNPs have great superiority as luminescent labeling materials for biological applications.

Interleukin 3 (IL-3) regulates the proliferation and differentiation of hematopoietic cells. Although the IL-3 receptor chains lack kinase catalytic domains, IL-3 induces tyrosine phosphorylation of cellular proteins. To investigate the potential role of the JAK family of protein-tyrosine kinases in IL-3 signal transduction, we have obtained full-length cDNA clones for murine Jak1 and Jak2 protein-tyrosine kinases and prepared antiserum against the predicted proteins. Using antisera against Jak2, we demonstrate that IL-3 stimulation results in the rapid and specific tyrosine phosphorylation of Jak2 and activates its in vitro kinase activity.

We demonstrated a highly electron-deficient system 1 as a turn-on fluorescence sensor for intracellular imaging of Cys/Hcy in biological samples. On the basis of the specific nucleophilic ability of thiols of Cys and Hcy, 1 exhibited high selectivity and sensitivity for Cys/Hcy over other amino acids and thiol biomolecules. This probe is the first Cys/Hcy sensor with excitation in the visible region and turn-on (75-fold) fluorescence emission and also gives a significant increase in two-photon excited fluorescence for sensing Cys/Hcy. Moreover, confocal laser scanning microscopy and two-photon laser scanning microscopy experiments further established that 1 can be used for sensing Cys/Hcy within biological samples.

On the basis of fluorescent resonance energy transfer from 1,8-naphthalimide to rhodamine, a fluorophore dyad (FD8) containing rhodamine and a naphthalimide moiety was synthesized as a Cr3+-selective fluorescent probe for monitoring Cr3+ in living cells with ratiometric fluorescent methods.

A new multisignaling sensor based on rhodamine B with a ferrocene substituent (1) has been synthesized and has been shown to display extreme selectivity for Hg2+ over other metal ions. Multisignaling changes are observed through UV/vis absorption, fluorescence emission, and electrochemical measurements. Furthermore, by means of confocal laser scanning microscopy experiments, it is demonstrated that 1 can be used as a fluorescent probe for monitoring Hg2+ in living cells.

A series of new cationic iridium(III) complexes [Ir(piq)2(N∧N)]+PF6- (1−6) (piq =1-phenyl-isoquinoline) containing N∧N ligands with different conjugated lengths were synthesized, where the six N∧N ligands were bipyridine, phenanthroline, 2-pyridyl-quinoline, 2,2'-biquinoline, 1,1'-biisoquinoline, and 2-(2-quniolinyl)quinoxaline. Single-crystal X-ray diffraction spectra of three complexes were studied, and the iridium(III) centers were found to adopt a distorted octahedral coordination geometry with cis metalated carbons and trans nitrogen atoms. UV−vis, photoluminescence, cyclic voltammetry, and theoretical calculations were employed for studying the photophysical and electrochemical properties. And the excited-state properties were investigated in detail. The excited state of complexes is complicated and contains triplet metal-to-ligand charge transfer (3MLCT), triplet ligand-to-ligand charge transfer (3LLCT), and ligand-centered (cyclometalated) (3LC) transitions simultaneously. Importantly, the emission wavelength can be tuned significantly from 586 to 732 nm by changing the conjugated length of N∧N ligands.

A rhodamine B derivative 4 containing a highly electron-rich S atom has been synthesized as a fluorescence turn-on chemodosimeter for Cu(2+). Following Cu(2+)-promoted ring-opening, redox and hydrolysis reactions, comparable amplifications of absorption and fluorescence signals were observed upon addition of Cu(2+); this suggests that chemodosimeter 4 effectively avoided the fluorescence quenching caused by the paramagnetic nature of Cu(2+). Importantly, 4 can selectively recognize Cu(2+) in aqueous media in the presence of other trace metal ions in organisms (such as Fe(3+), Fe(2+), Cu(+), Zn(2+), Cr(3+), Mn(2+), Co(2+), and Ni(2+)), abundant cellular cations (such as Na(+), K(+), Mg(2+), and Ca(2+)), and the prevalent toxic metal ions in the environment (such as Pb(2+) and Cd(2+)) with high sensitivity (detection limit < or =10 ppb) and a rapid response time (< or =1 min). Moreover, by virtue of the chemodosimeter as fluorescent probe for Cu(2+), confocal and two-photon microscopy experiments revealed a significant increase of intracellular Cu(2+) concentration and the subcellular distribution of Cu(2+), which was internalized into the living HeLa cells upon incubation in growth medium supplemented with 50 muM CuCl(2) for 20 h.

A novel method of rare-earth cation-assisted ligand assembly has been developed to provide upconversion nanophosphors with T(1)-enhanced magnetic resonance (MR), radioactivity, and targeted recognition properties, making these nanoparticles potential candidates for multimodal bioimaging. The process of modifying the surface of the nanophosphors has been confirmed by transmission electron microscopy, X-ray powder diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance, Fourier-transform infrared spectroscopy, energy-dispersive X-ray analysis, and so on. The versatility of this surface modification approach for incorporating functional molecules and fabricating fluorine-18-labeled magnetic-upconversion nanophosphors as multimodal bioprobes has been demonstrated by targeted cell imaging, in vivo upconversion luminescence, MR imaging, and positron emission tomography imaging of whole-body small animals.

Ferroptosis, a recently identified form of cell death, holds promise for cancer therapy, but concerns persist regarding its uncontrolled actions and potential side effects. Here, we present a semiconducting polymer nanoprodrug (SPN