中國學者發JACS非標記活細胞成像零突破

　　中科院生態環境研究中心環境納米技術與健康效應重點實驗室宋茂勇研究組在非標記納米顆粒活細胞成像方面取得重要進展。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內非標記納米顆粒和熒光生物分子同步示蹤）為題，于2019年8月6日在線發表于Journal of the American Chemical Society（《美國化學學會雜志》）。論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05894。

　　實時觀察納米顆粒的細胞攝入、胞內分布以及轉化過程，對于深入了解和準確把握納米顆粒的生物學特性及其安全性評價具有重要意義。對于非標記的納米顆粒，現有的技術手段，如電子顯微鏡和暗場顯微鏡，均無法實現納米顆粒的長時間動態觀察，特別是不能對納米顆粒和生物分子同時示蹤。針對該科學問題，宋茂勇研究組發現約百分之五十的激發光可以通過共聚焦顯微鏡中二向色鏡全反射波長和全透射波長之間狹窄的“cut-on/off”過渡區，利用這一特性，可在共聚焦顯微鏡熒光通路模式下對胞內納米顆粒的散射光進行成像分析（散射光成像，SLi）。借助于共聚焦顯微鏡的多個成像通道，可以同時采集納米顆粒的散射光和熒光標記生物分子的熒光信號，從而實現兩者的同步觀測，實現了對活細胞內非標記納米顆粒和熒光標記生物分子的同時成像。SLi成像模式可以分辨胞內20-100 nm不同尺寸的納米銀顆粒（空間分辨率10納米），并實現胞內納米顆粒24小時的超長連續觀察。該方法可在單顆粒水平研究納米顆粒的跨膜運輸、胞內分布、轉化過程以及和生物大分子的相互作用，有望在納米醫學和納米毒理學研究方面得到廣泛應用。

圖. 胞內納米顆粒單顆粒水平的動態成像。a）巨噬細胞攝入納米銀顆粒的動態過程（4小時連續觀察）；b）單顆粒納米銀的胞內運動實時示蹤；c) 單顆粒水平胞內納米銀團聚過程；d）納米銀、細胞核和溶酶體的同時成像