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我国学者在胞内非标记纳米颗粒示踪方面取得重要进展
2019年09月02日    作者: 庄乾坤 汪美贞 陈拥军    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金项目(批准号21677170、21876194)资助下,中科院生态环境研究中心环境纳米技术与健康效应重点实验室宋茂勇研究组在非标记纳米颗粒活细胞成像方面取得重要进展。研究成果以“Scattered light imaging enables real-time monitoring of label-free nanoparticles and fluorescent biomolecules in live cells”(基于散射光成像的胞内非标记纳米颗粒和荧光生物分子同步示踪)为题,于2019年8月6日在线发表于Journal of the American Chemical Society,论文链接为:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05894

实时观察纳米颗粒的细胞摄入、胞内分布以及转化过程,对于深入了解和准确把握纳米颗粒的生物学特性及其安全性评价具有重要意义。对于非标记的纳米颗粒,现有的技术手段,如电子显微镜和暗场显微镜,均无法实现纳米颗粒的长时间动态观察,特别是不能对纳米颗粒和生物分子同时示踪。针对该科学问题,宋茂勇研究组发现约百分之五十的激发光可以通过共聚焦显微镜中二向色镜全反射波长和全透射波长之间狭窄的“cut-on/off”过渡区,利用这一特性,可在共聚焦显微镜荧光通路模式下对胞内纳米颗粒的散射光进行成像分析(散射光成像,SLi)。借助于共聚焦显微镜的多个成像通道,可以同时采集纳米颗粒的散射光和荧光标记生物分子的荧光信号,从而实现两者的同步观测,实现了对活细胞内非标记纳米颗粒和荧光标记生物分子的同时成像。SLi成像模式可以分辨胞内20-100 nm不同尺寸的纳米银颗粒(空间分辨率10纳米),并实现胞内纳米颗粒24小时的超长连续观察。该方法可在单颗粒水平研究纳米颗粒的跨膜运输、胞内分布、转化过程以及和生物大分子的相互作用,有望在纳米医学和纳米毒理学研究方面得到广泛应用。

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图1 胞内纳米颗粒单颗粒水平的动态成像。a)巨噬细胞摄入纳米银颗粒的动态过程(4小时连续观察);b)单颗粒纳米银的胞内运动实时示踪;c) 单颗粒水平胞内纳米银团聚过程;d)纳米银、细胞核和溶酶体的同时成像。

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