金纳米颗粒介导的细胞光穿孔表征方法

发布时间：2021-07-10 09:10

　　提出了一种新的表征方法——膜电位测量。膜电位恢复时间与膜穿孔尺寸相对应,因此建立起细胞膜穿孔尺寸的大小与激光能量阈值之间的关系,可为准确地向细胞内递送不同分子量的外源物质提供理论支持。将金纳米颗粒与胃癌细胞共同培养,在保证细胞不受金纳米颗粒毒性影响的前提下,选择不同能量纳秒脉冲激光照射共孵育后的胃癌细胞,并采用碘化丙啶（PI）和钙黄绿素乙酰甲酯（Calcein-AM）对穿孔后的细胞进行染色验证。结果发现:当加入直径为100 nm的金纳米颗粒,其数量与细胞数比为400\:1,激光能量密度在20 mJ/cm²时,可以在保证细胞活性的前提下成功实现532 nm脉冲激光的细胞膜穿孔;在穿孔条件下,采用光标测技术测量细胞膜电位,发现细胞膜电位先增加后复原,最大增量为50 mV,恢复时间为250 s。膜电位结果再次验证,光穿孔造成的细胞膜损伤是可以恢复的,而且可以用膜电位变化来表征。 

【文章来源】：中国激光. 2020,47(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

金纳米颗粒数对胃癌细胞存活率的影响

di-4-ANEPPS浓度对胃癌细胞存活率的影响

细胞膜在穿孔到恢复过程中,跨膜电位会表现出微小的波动。采用自主搭建的细胞穿孔及膜电位光学标测系统进行了细胞膜电位变化的探索。分别对加入金纳米颗粒的实验组和不加金纳米颗粒的对照组进行细胞膜电位检测。图7为未加入和加入直径为100 nm粒径、表面电性为阴性的金纳米颗粒在受到532 nm纳秒脉冲激光照射前后的电位变化。其中小方框代表圈中的背景区域,大方框代表选择的目标区域,即要处理的细胞,通过Matlab 程序处理之后得到细胞膜荧光强度随时间变化的曲线,经过基线校正之后,分别获得图7(b)和图7(d)。可以明显看出,实验组在用532 nm纳秒脉冲激光照射后会立即有一个荧光强度的突变,随后逐渐恢复至原来的水平,穿孔过程比较迅速,膜电位上升较快,在本实验中恢复过程比较缓慢,需要大约250 s,大致4 min。细胞膜上的电压敏感染料的荧光灰度值在穿孔前的平均值为227,穿孔后的峰值为234,荧光强度变化了3%。通过标定,di-4-ANEPPS的特性为每100 mV的电压变化会引起7%的荧光强度变化,因此图中荧光强度实际变化了3%,则实际上细胞膜电位的变化在50 mV左右。图7 未加金纳米颗粒(对照组)和加金纳米颗粒(实验组)激光诱导细胞膜电位变化检测。(a)对照组的荧光图像;

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3275627