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華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等在選擇性活細胞成像上取得新進展
2019-12-20  來源:高分子科技

  細胞活性的檢測及判斷對于測試藥物效果、指導治療等應用有著非常重要的意義。目前細胞活性的判斷主要通過評估細胞膜的完整性、細胞內蛋白及酶的生物活性等方面來實現,而通常的檢測方法主要基于紫外-可見吸收強度或者熒光信號。紫外檢測法是目前最常用、最經典的手段,但是卻存在靈敏度低和重復性不夠等問題;熒光檢測法能夠有效提高靈敏度并且無需對細胞進行破壞,但是也同樣存在選擇性不夠等問題。這主要是大多數測定方法依賴于細胞膜的完整性,且直至細胞凋亡晚期始終保持其膜的完整性,導致生物毒性預測的精確度降低。因此,精確評估細胞活力的熒光探針對于癌癥治療中的治療效果評估有著重要的意義。

  針對不同狀態的細胞及微生物細胞表面結構及電荷狀態具有較大差異,唐本忠院士團隊秦安軍教授等設計了一種新型含四苯基乙烯的聚集誘導發光(AIE)聚合物。該聚合物具有AIE性能的共軛骨架賦予其獨特的光物理性質,使其在生理環境中的聚集態具有高的發光效率及靈敏度;而引入寡聚乙二醇側鏈可以增加水溶性并減少非特異性相互作用,提高體系的選擇性。因此,該聚合物在哺乳動物細胞(活細胞、凋亡細胞和死細胞)和微生物(細菌和真菌)等存在的情況下,能選擇性的與活細胞結合。

  為了研究該AIE聚合物的選擇性及特異性,作者選擇了該聚合物的單體及經典的商業化活細胞染料鈣黃綠素進行比較。前期的細胞毒性實驗顯示,該聚合物跟鈣黃綠素相比表現出更好的生物相容性。進一步的成像實驗表明,在相同條件下對細胞進行誘導凋亡后,該AIE聚合物能夠選擇性地只與活細胞結合,而在早期凋亡細胞、死細胞內基本檢測不到熒光信號。而該聚合物的單體能夠可與所有不同狀態的細胞結合,甚至與凋亡細胞及死細胞結合更強,這主要是由于兩種細胞膜通透性增加的緣故。與此同時,鈣黃綠素雖然能夠很好地與活細胞結合,但是在凋亡晚期及死細胞中依然能檢測到鈣黃綠素的熒光信號。由此可見,該AIE聚合物對活細胞具有更優異的選擇性。后續研究證明,該選擇性結合主要是由于聚合物攜帶一定的負電荷,與攜帶負電荷較多的凋亡細胞及微生物之間有較強的靜電排斥作用;而對于死細胞,因為其無法發生能量依賴的細胞內吞作用而不能跟該AIE聚合物有效結合。這種新型AIE共軛聚合物在監測細胞活力方面具有很大的潛力,將來將有可能應用于抗藥物毒理和治療效果的研究。

  以上相關成果發表在Biomaterials上。論文第一作者為華南理工大學胡蓉博士,通訊作者為華南理工大學秦安軍教授。該工作的完成還要感謝香港科技大學郭子健博士、華南理工大學周濤濤、李白雪博士沈建磊博士等大力幫助。

  原文信息:Selective viable cell discrimination by a conjugated polymer featuring aggregation-induced emission characteristic

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219307574

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(責任編輯:xu)
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