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细胞成像技术与方法(三)

细胞(cell)是生物体的形态结构和生命活动的基本单位,是独立生存的生命实体,是展现活的生命状态全部特点的最小单位,是组成(构成)所有生命物质的基本单元。细胞是生命的缩影,它不仅体现了生命的多样性和统一性,更体现了生命的复杂性。它是以膜为界的一个小室,充满着生物分子,其浓度和组成的变化都决定着细胞的生存、繁殖、损伤和死亡。细胞成像(图像)分析目前已采用有如:荧光显微镜、共聚焦荧光显微镜、多光子荧光显微镜、全内射荧光显微镜、荧光寿命图像显微镜、近场扫描光学显微镜、荧光相关光谱显微镜、生物发光及化学发光显微镜、激光热透显微镜、质谱(动态二级离子质谱、TOS-SIMSMALDI-MS)、电子显微镜(扫描电镜及透射电镜)、共聚焦拉曼显微镜、同步加速器X-射线显微镜、扫描电化学显微镜、原子力显微镜、扫描坠道显微镜、荧光探针及其细胞成像等多种技术方法,它们在生命科学研究中都具有举足轻重的地位。

在这一期,我们以 “细胞成像技术与方法”为题,专门收集了近两年来有关方面的科技文献与资料并汇集成汇编提供给大家,希望对“细胞成像技术与方法”方面有兴趣的朋友和有意愿开发此类技术的朋友起到借鉴与参考作用。由于文献资料较多,我们将分三部分提供给大家。这是第三部分。

 

细胞成像技术与方法(三)

 

 

25近红外荧光成像技术在乳腺癌诊断及治疗中的应用进展

【作者】王思雨 张显玉 陈艳波 李慧 庞达

【机构】 哈尔滨医科大学附属肿瘤医院乳腺外科  黑龙江省医学科学院 

【文献出处】《癌症进展》2019 第18 

【摘要】近红外荧光成像技术是一种新兴的体内成像方法,其使用的荧光染料波长为650~900nm,非特异性组织吸收率极低,因此相较于波长范围为300~500nm的传统荧光染料,近红外成像系统可以获得更少的背景信号及更清晰的图像。现阶段,将近红外成像系统应用于乳腺癌手术的主要难点在于缺少专门为乳腺癌细胞设计的具有高度选择性的荧光染料。本文主要介绍临床中常用的近红外荧光染料,近红外荧光成像技术在早期乳腺癌前哨淋巴结活检及保乳手术中乳腺癌显影方面的临床应用,以及近年来通过靶向原理设计的几种近红外荧光探针在乳腺癌诊断及治疗中的应用进展。

 

26活体成像技术在NK/T细胞淋巴瘤早期检测中的应用价值研究

【作者】刘凡  赵玉  潘新宇  付瑶  于建渤  

【机构】湖北省武汉市第八医院 牡丹江医学院附属红旗医院病理诊断中心 

【文献出处】《中国全科医学》 201930

【摘要】背景NK/T细胞淋巴瘤作为威胁人类生命健康的恶性肿瘤,其发病机制至今尚未明确,从分子水平动态监测NK/T细胞淋巴瘤的相关研究鲜有报道。目的研究活体成像技术(IVIT)在NK/T细胞淋巴瘤肿瘤生长动态监测中的应用价值。方法 2015年10月—2016年10月,取3只SPF级BALB/C-nu裸鼠进行实验(实验重复3次),按照每只100μl NK92-Luc淋巴瘤细胞悬液(含1×10~6个细胞)的剂量,在3只BABL/C-nu裸鼠左侧季肋皮下接种肿瘤细胞,建立裸鼠皮下移植瘤模型。测量并计算肿瘤体积,绘制肿瘤生长曲线;在接种瘤细胞第5、8、11天通过小动物活体成像仪观察肿瘤生物发光成像情况,根据肿瘤发光光子数绘制肿瘤生长曲线;实验结束后断颈法处死裸鼠,取肿瘤、肝脏组织制成蜡块进行苏木素-伊红(HE)染色行组织形态学观察。结果 3只BABL/C-nu裸鼠均成功接种肿瘤细胞,在接种肿瘤细胞第5、8、11天肿瘤大小分别为(0.003 8±0.002 3)、(0.132 3±0.060 7)、(0.423 2±0.069 6)mm~3。根据肿瘤体积绘制的肿瘤生长曲线显示,肿瘤体积在前2 d增长不明显,在第3~5天增长明显加快,在第6~8天增长速度最快,在第9~11天增长趋向缓和。第5、8、11天肿瘤平均实测光子数为(53 688 222±25 446 363)、(2 072 443 366±1 029 688 415)、(5 559 915 605±708 457 376)ph/s;根据肿瘤发光光子数绘制的曲线与肿瘤生长曲线变化趋势一致。光镜下见肿瘤细胞排列成片状或巢状,可见肿瘤细胞浸润血管现象和病理性核分裂象。结论 IVIT可无创、连续、定量、动态监测稳定表达荧光素酶的NK/T细胞淋巴瘤裸鼠模型,提示IVIT可用于临床NK/T细胞淋巴瘤的早期发现。

 

27检测活性氮/活性氧的分子荧光探针

【作者】 矫春鹏 刘媛媛 路文娟 张平平 王延风

【机构】济南大学山东省医学科学院医学与生命科学学院  山东省医学科学院药物研究所  国家卫生部生物技术药物重点实验室  山东省罕少见病重点实验室 

【文献出处】《有机化学》2019 第3 |

【摘要】活性氮和活性氧是具有强生物活性的化学物质.在人体细胞中,由于酶促或非酶促过程均可生成过氧化物,该物种的异常水平会引起氧化损伤与衰老和各种疾病,如心血管疾病、神经性疾病、阿尔茨海默病、帕金森病甚至癌症.因此,发展选择性识别和高灵敏度的分子荧光探针,实现活性氮或活性氧的有效检测具有重要意义.分子荧光探针检测法与成像技术具有灵敏度高、选择性强、损伤性小和细胞相容性好等优点,并在阐述活性氮和活性氧的病理生理过程中起到重要作用,在生物和医学等领域应用广泛.然而,由于活性氮和活性氧自身的特殊性而存在许多难题,例如反应活性高、存在周期短等一直困扰研究人员.着重综述了近年来发展的分子荧光探针用于活性氮和活性氧的检测及细胞成像工作的研究进展,提出进一步构建新型分子荧光探针用于活性氮和活性氧检测面临的挑战、未来发展方向及展望.

 

28一种用于细胞成像检测Al()的高选择性开关型烟酰肼类荧光探针

【作者】张晓梅 王冠元 韩静 孙予璇 李庆忠 谢承志 

【机构】天津医科大学药学院  天津医科大学肿瘤医院药学部烟台大学化学化工学院 

【文献出处】《天津医科大学学报》2018 第4

【摘要】目的:基于烟酰肼席夫碱配体,开发一种灵敏度高、选择性强的新型铝离子荧光探针。方法:通过2-羟基-1-萘甲醛和烟酰肼的缩合反应,合成一个酰腙衍生物2-羟基-1-萘甲醛烟酰腙(HL),并通过红外和核磁氢谱验证其结构。HL可通过荧光光谱检测样品中的铝离子及通过生物成像检测细胞中的铝离子。结果:HL结合铝离子后形成2:1的化合物,其荧光会发生显著的提高,并具有良好的选择性。基于密度泛函理论,通过计算验证其识别机制为激发态分子内质子转移(ESIPT)和分子内电荷转移(ICT)。HL在低浓度下和铝离子具有很好的线性关系,检测限为2.3 nmol/L。结论:基于具有良好的铝离子检测能力,此烟酰肼席夫碱配体可作为荧光探针应用于医学检验领域。

 

29一种基于酰腙的铝离子荧光探针及细胞成像研究

【作者】 李政 王晶 王树军 肖立伟 景学敏 

【机构】 廊坊师范学院化学与材料科学学院 廊坊师范学院生命科学学院 

【文献出处】《分析试验室》2019 第6

【摘要】合成了一种基于酰腙的荧光探针2-羟基-1-萘甲醛缩-2-吡啶甲酰腙(L),利用裸眼和荧光光谱法研究了探针L在甲醇溶液中对Al^3+的识别性能。结果表明,探针L可以通过荧光增强作用识别Al^3+,且具有良好的选择性和抗干扰性。Job曲线表明,探针L与Al^3+以1:1方式结合,二者的结合常数为5. 6×10^3L/mol,铝离子的检测限为6. 63 nmol/L。将探针L应用于Hela细胞中,实现了对细胞中Al^3+的检测。

 

30智能型金纳米棒荧光探针的制备及其肿瘤细胞成像研究

【作者】尹玲  王安娜  赵梦  沙靖全  白永香  史海斌  

【机构】苏州大学江苏省有机合成重点实验室苏州大学材料与化学化工学部 济宁学院化学与化工系 苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室苏州大学医学部放射医学与防护学院江苏省高校放射医学协同创新中心 苏州大学医学部基础医学与生物科学学院 

【文献出处】《化学通报》 2019年01

【摘要】开发能特异和灵敏检测基质金属蛋白酶-2(MMP-2)的智能型荧光分子探针,对于癌症的早期精准诊断与治疗至关重要。本文基于MMP-2特异性识别的多肽底物,利用一价铜离子催化的"点击"化学反应将荧光素(FITC)和多肽底物GPLGVRGY相偶联,与SH-PEG-COOH修饰的金纳米棒在EDC和Sulfo-NHS的作用下通过酰胺化反应,制备得到一种新的MMP-2特异性响应的荧光共振能量转移(FRET)金纳米棒探针GNR@FITC。体外重组酶检测实验、MTT实验及细胞共聚焦显微成像结果表明,该探针对MMP-2过表达小鼠乳腺癌细胞4T1表现出较好的特异性和检测灵敏度,具有进一步开发应用于乳腺癌早期诊断的极大潜力。

 

31新型喹啉类Zn~(2+)探针的合成及细胞成像研究

【作者】匡红波  王忠龙  张燕  徐徐  谷文  王石发  

【机构】南京林业大学化学工程学院 江苏省生物质能源与材料重点实验室 

【文献出处】《精细化工》 2018年06期

【摘要】以2-甲酰基-8-羟基喹啉为原料,与苯肼进行缩合反应合成了荧光分子探针HSZn,采用FTIR、NMR、HRMS对其结构进行了表征。紫外可见光谱和荧光光谱分析结果表明:该探针在水相中对Zn~(2+)具有较好的荧光增强效应,而其他金属离子对其干扰较小;HSZn的荧光强度与Zn~(2+)浓度(1.0×10–5~1.0×10–4 mol/L)具有良好的线性关系,检测限低至4.0×10–8 mol/L;Job’s曲线和LC-MS分析表明:Zn~(2+)与HSZn的络合比为1∶2,且探针在pH=5~13内对Zn~(2+)都有较灵敏的荧光响应。细胞成像实验表明:该探针可在Hela活细胞中实现对Zn~(2+)的荧光成像。

 

增强型超分子荧光探针对拉帕替尼的识别及其在细胞成像中的应用

【作者】王成会 唐青 席芸芸 杨梅 李涛 黄英 陶朱 

【机构】贵州大学西南药用生物资源教育部工程研究中心 贵州大学贵州省大环化学及超分子化学重点实验室 贵州大学烟草学院 

【文献出处】《有机化学》2018 第6

【摘要】通过超分子识别设计了八元瓜环与派洛宁Y超分子荧光探针2PyY@Q[8],研究了该探针对抗癌药物拉帕替尼的识别性质.研究结果表明,该探针在水溶液中对拉帕替尼具有良好的识别能力及选择性,在一定浓度范围内其线性关系良好,其检出限为1.44×10^-8 mol/L.细胞成像结果显示该探针在前列腺癌细胞中对拉帕替尼具有很好的响应,可用于生物细胞内拉帕替尼的识别检测.

 

32基于四苯基乙烯的荧光纳米探针的合成及细胞成像研究

【作者】夏琦  陈子康  张志德  刘瑞源  

【机构】南方医科大学药学院 南方医科大学生物医学工程学院 

【文献出处】《有机化学》 2018年10

【摘要】近年来,设计合成具有生物相容性好、光学性质稳定、细胞毒性低的荧光纳米探针是生物医学领域的研究热点.通过1,1,2-三苯基-2-(4-甲醛基苯)乙烯与2-(4-氧代-3-苯基-1,3-噻唑-2-亚基)丙二腈反应合成新型四苯基乙烯类荧光探针(TPE-Rho),考察其聚集诱导发光(AIE)特性;使用共沉淀法将TPE-Rho包裹于两亲性表面活性剂Pluronic F-127中得到粒径分布均匀的荧光纳米探针(TPE-Rho dots). TPE-Rho dots显示黄色荧光发射、良好的稳定性、长斯托克斯位移(约200nm)等光学性能,并且对细胞生长活性基本无影响,随后以人肝癌细胞SK-Hep1和人结肠癌细胞Lo Vo作为模型细胞进行细胞成像,观察染色部位和荧光强度.结果表明,TPE-Rhodots能够对活细胞进行染色,选择性作用于细胞质.由此可以确定TPE-Rho dots的生物相容性良好、细胞毒性小、细胞膜通透性高、光稳定性好,可作为一种活细胞染色剂.

 

33用于细胞成像的溶酶体pH荧光探针研究进展

【作者】程映  余冰琼  刘艳红  李早英  严琨  

【机构】武汉大学化学与分子科学学院 

【文献出处】《武汉大学学报(理学版)》 2018年04 

【摘要】溶酶体是真核细胞中的酸性亚细胞器,酸性生理环境异常会导致其功能紊乱,引发一系列疾病.开发用于细胞成像的溶酶体pH荧光探针在一些疾病的诊断方面具有重要意义.本文主要从分子设计和光诱导电子转移、分子内电荷转移、荧光共振能量转移等识别机理对近几年溶酶体pH荧光探针的相关研究进行概述,同时,对其发展趋势与应用前景作了展望.

 

34基于苯并噻唑单元的Fe^3+荧光探针的合成及细胞成像应用研究

【作者】董文灵 姚寒芳 罗晓寒 徐括喜 

【机构】 功能有机分子工程研究所 河南大学化学化工学院  河南大学民生学院 

【文献出处】《化学研究与应用》2018 第10

【摘要】设计并合成了新型基于苯并噻唑的荧光探针L1和L2。通过荧光光谱滴定实验研究了其在DMSO/H2O(1∶1,V/V,HEPES,pH=7.2)中对Li^+,Na^+,K^+,Ag^+,Cu^2+,Ni^2+,Zn^2+,Mn^2+,Cd^2+,Hg^2+,Co^2+,Mg^2+,Ca^2+,Ba^2+,Al^3+,Cr^3+,Fe^3+等不同金属离子的选择性识别能力,结果表明,探针对Fe^3+表现出较高的选择性,并与Fe^3+形成1∶1配合物,络合常数为(2.36×103)。其他常见金属离子的存在对铁离子引起的荧光淬灭无影响。探针L2还被用于活细胞中铁离子的检测。

 

35新型席夫碱Cr^3+荧光探针及其细胞成像研究

【作者】 常永新 李白 高云帆 徐括喜 

【机构】 河南大学化学化工学院功能有机分子研究中心河南省阻燃与功能材料工程实验室  河南大学民生学院 

【文献出处】《有机化学》2019 第4

【摘要】Cr^3+离子在脂肪、核酸、糖和蛋白质的代谢中发挥着重要作用,并且Cr^3+离子被认为是一种致癌物质,对人类有极大的危害.因此,通过将8-羟基喹啉醛和硫代碳酰肼反应制备出化合物L.探针L的CH3CN/H2O(V:V=1:2,Tris buffer 50 mmol/L,pH=7.3)溶液中加入Cr^3+离子,可以通过肉眼观察到其颜色从无色到黄色的变化和明显的荧光增强效应,这些现象表现出探针L对Cr^3+离子具有良好的选择性.根据Job曲线、荧光滴定、质谱和密度泛函理论(DFT)计算确定了探针L与Cr^3+离子形成1:1的络合物.络合常数为1.00×10^5L/mol,检测限为2.85×10^-7mol/L.此外,生物成像实验表明,探针L可以通过荧光增强信号检测活细胞中的Cr^3+离子.

 

36Cr 3+比色荧光探针的合成及细胞成像应用

【作者】张莹莹  黄译文  赵冰  王丽艳  宋波

【机构】齐齐哈尔大学化学与化学工程学院 

【文献出处】《高等学校化学学报》 2019年12

【摘要】以2,3,3-三甲基-3H-苯并[e]吲哚和对二甲氨基苯甲醛为原料,乙醇作溶剂,在酸性催化条件下,通过一步反应合成了比色荧光探针B.在Et OH/HEPES(p H=7. 4)体积比为9∶1的混合体系中,向探针B溶液中加入Cr~(3+)后,溶液颜色由淡黄色变为紫红色,说明探针B可以对Cr~(3+)进行裸眼识别.紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱分析表明,探针B对Cr~(3+)的选择性好、灵敏度高且对EDTA有良好的接力识别.探针B对Cr~(3+)的结合常数Ka=0.28×10~2mol/L,检出限为1. 90×10~(-8)mol/L,该检出限低于世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Cr~(3+)的最大含量(9. 60×10~(-8)mol/L).利用荧光发射光谱对实际水样中Cr~(3+)的浓度进行了定量检测.探针B也可应用于对活细胞中Cr~(3+)的检测,具有较好的应用前景和实用价值.

 

37一种溶酶体靶向双光子亚硝酰氢荧光探针的合成及细胞成像研究

【作者】 王晓芬 魏超 李雪艳 郑雪阳 耿晓维 张平竹 李小六  

【机构】河北大学化学与环境科学学院/药物化学与分子诊断教育部重点实验室/河北省化学生物学重点实验室

【文献出处】《有机化学》2019 第2

【摘要】亚硝酰氢(HNO)是一氧化氮单电子还原并质子化的产物,具有重要的生物学意义.以4-(2-氨基乙基)-吗啉作为溶酶体靶向基团,1,8-萘二甲酰亚胺作为双光子荧光团,三苯基膦作为HNO识别基团,构建了一个能够特异性定位于溶酶体的打开型双光子荧光探针Lyso-HNO.研究结果表明,该探针响应迅速,对HNO表现出良好的选择性,较高的灵敏性,检测极限可达202 nmol·L^-1.该探针可对HeLa细胞溶酶体外源HNO进行双光子荧光成像研究.