金属离子作为细胞的信号传导基础对于所有活细胞都是至关重要的。其中,铜作为人体中所必须的微量元素,对于维持人的正常生理功能及婴儿的生长、脑的发育、人体的免疫等方面都具有重要作用。钙也是人体内各项生理活动不可或缺的离子,它对于细胞膜两侧膜电位,正常的肌肉伸缩、舒张功能,神经与肌肉之间的传导功能,还有一些激素的作用机制都是很重要的。Cu⁺和Ca²⁺与细胞代谢和神经元信号转导密切相关,因此同时成像和生物传感对探索Cu⁺和Ca²⁺在生理和病理过程中的关系至关重要。在这里,我们开发了一种基于荧光寿命的双锥体DNA纳米探针,用于实时成像和同时定量神经元中的Cu⁺和Ca²⁺,其中我们设计合成了一种基于石墨相氮化碳量子点的Cu⁺荧光探针和一种新的基于碳量子点的Ca²⁺荧光探针并组装到双锥体DNA纳米结构上。新构成的纳米传感器可以通过双光子荧光寿命成像量化在活性氧和聚集的Aβ刺激下神经细胞中Cu⁺和Ca²⁺的变化。利用这种新的传感器,我们发现Cu⁺可以诱导细胞内Ca²⁺的释放,这可能是Cu⁺诱导神经细胞凋亡的关键信号。此外,活性氧,pH和Aβ都可以影响细胞内Cu⁺和Ca²⁺,这对进一步探讨两种离子的关系具有重要意义。