供活细胞直接生长的自支撑传感膜

原位实时检测细胞释放活性氧小分子(ROS,如O2• −)不仅能帮助我们从分子水平理解它们介导生理过程,而且有助于我们揭示其引发相关疾病的机制,从而进行疾病早期检测、预防及选择适当的治疗方法。然而,O2• −的实时灵敏检测极具挑战性,其释放的量很少且半衰期短、活性高、易与生物环境中其他分子发生反应。目前报道的研究工作大多检测的是生长在培养皿中的细胞释放的O2,它们必须从培养基中扩散到电极表面来实现检测,其在扩散过程中迅速衰减,使测试的灵敏度和准确性都受到极大的限制。

活细胞直接生长在DNA/Mn3(PO4)2/VACNT杂化膜上及其释放O2• −的原位实时高灵敏检测

西南大学洁净能源与先进材料研究院李长明教授及其研究团队与美国凯斯西储大学戴黎明教授合作,在提高活细胞释放生物小分子检测灵敏度方面的研究取得了重要进展。他们提出了一种新的方法将活细胞直接生长在DNA/Mn3(PO4)2修饰的垂直生长的碳纳米管阵列上(VACNT),构建了柔性支撑杂化膜,其中 DNA/Mn3(PO4)2作为一种高效的O2• −仿生歧化酶,表现出很高的电催化活性;VACNT具有优异的导电性和生物相容性,提供了快速电子转移载体和细胞生长平台,此外细胞直接生长在传感膜表面大大缩短了检测底物与活性位点之间的扩散距离,从而实现了高灵敏原位实时检测癌细胞在药物刺激下释放的O2。与检测培养基中细胞释放的O2相比,检测灵敏度增加了6倍多。该工作提供了一种潜在的应用平台,可用于构建下一代生物医学装置如活细胞检测试验、药物传递和原位检测细胞活性装置等,缩短了细胞释放的活性小分子与传感中心间的距离,避免了在扩散过程中寿命短而迅速的衰减,大大提高了实时传感的灵敏度。相关研究成果在线发表在近期的Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201502341)。

该研究工作得到了国家“千人计划”、科技部重大科学研究计划(973项目)重庆市清洁能源材料及技术重点实验室,重庆市重大疾病快速诊断工程研究中心,重庆市科委和发改委相关项目及国家留学基金委的资助。