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湖南大学何彦课题组在单粒子生物传感领域取得重要进展

作者:   发表时间:2013-05-20   来源:湖南大学

  硫化氢是细胞和生物体内除一氧化氮和一氧化碳之外的又一种重要的信号传导气体分子,在包括血管松弛、脑血管微循环、神经传递、炎症产生、胰岛素分泌调节、线粒体能量产生等许多重要生理和病理过程中发挥着重要的作用。由于高浓度的硫化氢会产生较大的细胞毒性,在进行信号传导时细胞内会先大量合成硫化氢,完成信号传导后硫化氢又会被迅速的代谢并恢复至较低的浓度水平。在单细胞水平上对细胞内源性硫化氢的浓度及其变化进行实时检测,对于硫化氢参与的信号传导机制的研究具有十分重要的意义。然而受制于细胞内环境的复杂性,现有的方法难以对细胞内硫化氢进行实时原位定量分析。

  在国家自然科学基金(资助号:21127009, 91027037)的支持下,湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室何彦教授课题组发展了一种金银核壳结构的纳米探针,利用有氧条件下银与硫化氢的化学反应所引起的单个探针光谱变化,实现了对细胞内源性硫化氢的高灵敏度高选择性检测。该成果最近以全文的形式发表在《自然》系列杂志《自然—通讯》上(Nature Commun. 2013, 4, 1708)。

  不同于通过可逆化学平衡或反应产物的物质的量来确定待测物浓度的经典方法,该方法是测量单个纳米粒子探针在标准溶液中的反应动力学曲线,建立在不同时间单个探针光谱信号变化速率与硫化氢浓度的关系,进而根据实时原位获取的细胞内单个纳米探针的光谱变化速率曲线,获得细胞内局部硫化氢浓度随时间变化的趋势。该项研究所建立的在单细胞层面上利用单粒子光谱成像技术和单粒子光谱动力学对小分子浓度及其动态变化进行实时检测的方法,为细胞和生物体内信号分子的动态检测及其相关生命活动的研究提供了重要手段。

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