北京
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研究内容
复杂且异质的细胞微环境不仅为细胞提供了结构支持，还提供了无数的生化和生物物理线索。这些由外而内的信号主要通过整合素传递到细胞中，整合素是细胞-基质粘附的重要组成部分，可指导和维持细胞行为和命运。
电化学发光(ECL)是由电极表面反应引发的发光，与普通光学方法相比，具有低背景、高表面灵敏度和良好的时空控制等突出优点，同时只需要简单的光学设置。ECL显微镜已用于分析单细胞水平的小分子、蛋白质、RNA和细胞间结构。此外，鉴于表面敏感性的特性，ECL显微镜在成像细胞膜、细胞-细胞连接和细胞-基质粘附（仅限于细胞外基质(ECM附近)）方面已表现出强大的技术。
浙江大学苏彬教授课题组报告了一种表面敏感成像方法，用于评估单细胞水平上细胞-基质粘附的差异，以剖析化学微环境对细胞行为的影响。对细胞形态、粘附面积和细胞-基质粘附强度进行统计分析，以定量评估化学微环境对细胞的影响。该研究详细的研究结果 以“Surface-Sensitive Imaging Analysis of Cell-Microenvironment Interactions by Electrochemiluminescence Microscopy”为题发表在 Analytical Chemistry 上。
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研究要点
要点1.作者首先制备了具有富含-OH的二氧化硅(SiO2)纳米通道膜(SNM)改性氧化铟锡(ITO)电极，随后使用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷(APTES)和低聚(乙二醇)(OEG)进一步进行化学改性为表面分别提供各种化学微环境。
要点2.作者进一步将PC12细胞在四种功能化电极表面上孵育培养并通过电化学发光显微镜(ECLM)成像。对细胞形态、粘附面积和细胞-基质粘附强度进行统计分析以定量评估化学微环境对细胞的影响。
要点3.结果表明，与基团结合的表面可以介导强大的细胞-微环境相互作用，涂有硅烷醇和APTES基团的表面可以传递中间粘附力，OEG涂层表面传递最弱的细胞-基质粘附。结合不同亚基的选择性免疫阻断进一步探索了整合素对不同表面的特异性识别。发现α6、α5和α1整合素亚基分别识别SNM、RGD/OEG和APTES表面。
这项工作不仅提供了对细胞-微环境相互作用的见解，而且还为功能和仿生表面材料的设计和开发提供了指导。
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研究图文
图1. 用于细胞-基质粘附的具有不同表面末端基团的电极。
图2. 在SNM、RGD、APTES和OEG电极表面上的PC12细胞的BF(a-d)和相应的ECL图像(e-h)。ECL图像记录在0.01 M PBS (pH7.4)中，其中含有50 μM Ru(bpy)32+作为发光体和20 mM HEPES作为共反应物。施加+1.3 V (vs Ag/AgCl)的恒定电压。比例尺为50 μm。
图3. PC12细胞在SNM（灰色）、RGD（红色）、APTES（蓝色）和OEG（绿色）电极在BF和ECL成像下的扩散面积（a、b）、归一化粘附面积（c）、周长（d、e）和ECL强度（f）。ECL（IECL）的归一化强度越大，粘附强度越弱。(*)p<0.05，(**)p<0.01，(***)p<0.001。
图4. 在SNM、RGD、APTES和OEG电极上培养的PC12细胞的BF和相应的ECL图像，分别没有或有整合素α1、α3、α5或α6亚基的免疫阻断。所有图像均在相同条件下获得。比例尺为50 μm。
图5. 在不使用（灰色）或使用免疫阻断的不同电极上培养的PC12细胞的AR（a、d、g、j）、ECL面积（b、e、h、k）和归一化ECL强度（c、f、i、l）分别为整合素α1（红色）、α3（蓝色）、α5（绿色）或α6（紫色）亚基。(*)p<0.05，(**)p<0.01，(***)p<0.001。
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文献详情
Surface-Sensitive Imaging Analysis of Cell−Microenvironment Interactions by Electrochemiluminescence Microscopy
Lurong Ding, Hao Ding, Ping Zhou, Lingling Xi, Bin Su*
Anal. Chem.
DOI: 10.1021/acs.analchem.2c02479
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