CN118032743A - 一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 - Google Patents
一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118032743A CN118032743A CN202410172015.XA CN202410172015A CN118032743A CN 118032743 A CN118032743 A CN 118032743A CN 202410172015 A CN202410172015 A CN 202410172015A CN 118032743 A CN118032743 A CN 118032743A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- imaging
- electrochemiluminescence
- cells
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract description 75
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 37
- 210000004188 enterochromaffin-like cell Anatomy 0.000 claims abstract description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 39
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 23
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 8
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 6
- IWSZDQRGNFLMJS-UHFFFAOYSA-N 2-(dibutylamino)ethanol Chemical compound CCCCN(CCO)CCCC IWSZDQRGNFLMJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 4
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims description 4
- DBLXOVFQHHSKRC-UHFFFAOYSA-N ethanesulfonic acid;2-piperazin-1-ylethanol Chemical group CCS(O)(=O)=O.OCCN1CCNCC1 DBLXOVFQHHSKRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 claims description 4
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical group [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000035289 cell-matrix adhesion Effects 0.000 claims description 2
- 210000003570 cell-matrix junction Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 claims description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 108090000862 Ion Channels Proteins 0.000 abstract description 4
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 abstract description 4
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 abstract description 3
- 210000003855 cell nucleus Anatomy 0.000 abstract description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001378 electrochemiluminescence detection Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- MILUBEOXRNEUHS-UHFFFAOYSA-N iridium(3+) Chemical compound [Ir+3] MILUBEOXRNEUHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002057 nanoflower Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009057 passive transport Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008844 regulatory mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法，通过调节电致化学发光显微成像装置内电解液的离子强度，调控发光分子通过非特异性简单扩散进入细胞的行为，实现正模式ECL细胞成像与负模式ECL细胞成像的可逆转换。实现了步骤简单、易于操作，无需额外引入标记物的双模式细胞成像，获得了更全面的细胞信息。既可以实现细胞核的成像，又可以通过ECL表示细胞膜表面的渗透性以及离子通道表达等信息。
Description
技术领域
本发明涉及一种细胞的电化学发光成像的调控方法，尤其涉及一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法，属于电化学发光成像技术领域。
背景技术
电化学发光(Electrogenerated chemiluminescence,Electrochemiluminescence，简写为ECL)是一种独特的化学发光形式，在电极表面发生高能电子转移的氧化还原反应，形成激发态并发出光。建立的ECL显微技术具有ECL固有的低背景，高可控性的优点，还显示出高通量和良好的时空分辨率的特点(参见C.Ma,Y.Cao,X.Gou,J.J.Zhu,Recent Progress in Electrochemiluminescence Sensi ng andImaging,Anal.Chem.92(1)(2020)431-454.https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b04947)。目前，ECL显微成像技术已成为纳米材料分析，免疫分析和单细胞分析等方面的有力工具。在ECL细胞成像领域，根据细胞区域和空白区域对比度的不同，可以分为正模式ECL细胞成像和负模式ECL细胞成像。在正模式ECL细胞成像领域，Ying Chen等进行了一种Hi-AuNF，作为协同共反应剂，用于单细胞ECL成像的工作(参见Chen,Y.,Gou,X.,Ma,C.,Jiang,D.,&Zhu,J.-J.(2021).A Synergistic Coreactant for Single-CellElectrochemiluminescence Imaging:Guanine-Rich ssDNA-Loaded High-Index FacetedGold Nanoflowers.Analytical Chemistry,93(21),7682-7689.doi:10.1021/acs.analchem.1c00602)；Dongni Han等进行了一种利用装饰凝胶珠增强ECL信号的工作(参见Kerr,E.,Knezevic,S.,Francis,P.S.,Hogan,C.F.,Valenti,G.,Paolucci,F.,Sojic,N.(2023).Electrochemiluminescence Amplification in Bead-Based AssaysInduced by a Freely Diffusing Iridium(III)Complex.Acs Sensors.doi:10.1021/acssensors.2c02697)。负模式ECL细胞成像领域研究工作也在不断推进中，但是目前没有一种的调节方法能够简单地切换正模式ECL细胞成像和负模式ECL细胞成像，这阻碍了ECL细胞成像的发展。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法。
技术方案：本发明所述一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法，通过调节电致化学发光显微成像装置的电化学反应池内电解液的离子强度，调控发光分子通过非特异性简单扩散进入待测物细胞的行为，实现正模式ECL细胞成像与负模式ECL细胞成像的可逆转换。
进一步地，当离子强度较低时，细胞的发光强度高于空白电极区域的发光强度，细胞表现为正模式对比度，获得细胞内结构图像；当离子强度比较高时，细胞的发光强度低于空白电极区域的发光强度，细胞表现为负模式对比度，获得细胞基质黏附图像。
进一步地，所述电致化学发光显微成像装置包括电化学反应池和位于电化学反应池上方用于拍摄待测物质的电化学发光显微镜；所述电化学反应池底部为待测物质修饰的ITO玻璃电极，所述电化学反应池内有电解液，所述电解液内插有辅助电极和参比电极，与ITO玻璃电极构成三电极体系；辅助电极、参比电极和ITO玻璃电极均连接电化学工作站。
进一步地，所述电化学发光显微镜包括沿垂直轴线从下到上依次设有水浸物镜、成像透镜和相机。
进一步地，所述待测物质为Hela细胞或NCM-460细胞，所述电解液包含共反应剂、发光团和磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)。
更进一步地，所述共反应剂为4-羟乙基哌嗪乙磺酸或2-(二丁基氨基)乙醇，所述发光团为三联吡啶钌，所述磷酸盐缓冲溶液的离子包括Na+或/和K+。
进一步地，所述辅助电极为铂丝对电极，所述参比电极为银/氯化银参比电极。
进一步地，本发明所述的方法包括以下步骤：
(1)向电化学反应池中加入含有待测物质的培养基溶液，在细胞培养箱中静置培养，得到待测物质修饰的ITO玻璃电极；
(2)取出ITO玻璃电极，去除培养基溶液，用超纯水冲洗数次，向电化学反应池(5)中加入多聚甲醛，静置，固定待测物质；
(3)用超纯水冲洗ITO玻璃电极表面数次，将ITO玻璃电极固定于电化学发光显微镜下方；
(4)将辅助电极和参比电极插到电化学反应池内，将电化学工作站分别与辅助电极、参比电极和ITO玻璃电极连接；
(5)向电化学反应池中加入电解液，启动电化学工作站，使用循环伏安法，利用电化学发光显微镜采集待测物质的电化学发光成像图集；
(6)更换不同浓度的电解液实现待测物质的正模式ECL细胞成像与负模式ECL细胞成像的可逆转换。
更进一步地，步骤(1)中，所述静置培养是在CO2氛围下培养18～24h。
更进一步地，步骤(2)和步骤(3)中，所述冲洗数次的次数为2～3次。
更进一步地，步骤(2)中，所述静置的时间为10～20min。
更进一步地，步骤(4)中，所述电化学工作站与ITO玻璃电极相连的引线用导电胶带固定。
更进一步地，步骤(5)中，所述使用循环伏安法时，设定扫描电压为0～1.4V，电化学发光显微镜的相机的曝光时间为50-1000ms，优选200-1000ms。
更进一步地步骤(6)中，所述不同浓度电解液是指电解液中磷酸盐缓冲溶液的浓度不同，所述电解液中磷酸盐缓冲溶液的浓度为0-100mmol/L。
调控机理：该机理依赖于细胞膜的被动运输行为。Na+可通过特异性的离子通道和非特异性简单扩散进入细胞，而发光分子(包括共反应剂)只能通过非特异性简单扩散进入细胞。当电解液中离子强度较小时，Na+主要通过离子通道进入细胞，而在简单扩散路径中，Na+竞争力较小，大量发光分子进入细胞，通过低氧化电位ECL路径和催化ECL路径实现细胞的正向ECL成像；当离子强度较高时，大量的Na+对于发光分子进入细胞起抑制作用，因此，主要通过ITO区域的氧化还原ECL路径实现细胞的负向ECL。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
本发明方法通过调节电解液的离子强度，以调控电化学发光细胞成像的方法，实现了步骤简单、易于操作，无需额外引入标记物的双模式细胞成像，获得了更全面的细胞信息。既可以实现细胞核的成像，又可以通过ECL表示细胞膜表面的渗透性以及离子通道表达等信息。
附图说明
图1为本发明电致化学发光显微成像装置示意图；
其中，1、电化学发光显微镜；2、相机；3、成像透镜；4、水浸物镜；5、电化学反应池；6、辅助电极；7、参比电极；8、电化学工作站；9、待测物质；10、电解液；11、ITO玻璃电极；
图2为实施例1调节电解液中磷酸盐的离子强度调控Hela细胞电化学发光成像结果图；
图3为实施例2调节电解液中磷酸盐的离子强度调控NCM-460细胞电化学发光成像结果图；
图4为实施例3加入其他共反应剂后调节电解液中磷酸盐的离子强度调控Hela细胞电化学发光成像结果图；
图5为实施例4中调整电解液中磷酸盐组成的Hela细胞电化学发光成像结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
本发明所述电致化学发光显微成像装置包括电化学反应池5和位于电化学反应池5上方用于拍摄待测物质9的电化学发光显微镜1，电化学反应池5底部为待测物质9修饰的ITO玻璃电极11，电化学反应池5内有电解液10，电解液10内插有辅助电极6和参比电极7，辅助电极6、参比电极7与ITO玻璃电极11构成三电极体系；辅助电极6、参比电极7和ITO玻璃电极11均连接电化学工作站8。其中，电化学发光显微镜1包括沿垂直轴线从下到上依次设有水浸物镜4、成像透镜3和相机2。辅助电极6为铂丝对电极，参比电极7为银/氯化银参比电极。待测物质9可以为Hela细胞或NCM-460细胞，电解液10为磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.4)，磷酸盐缓冲溶液的离子包括Na+或/和K+。
上述电化学发光细胞成像装置的搭建与成像方法。
1、待测物质修饰的ITO玻璃电极的制备
(1)ITO玻璃电极的前处理：将ITO玻璃切割成25mm×25mm的小块，分别在丙酮、乙醇、二次水中各超声5min，再用二次水洗涤，最后用氮气吹干ITO玻璃，得到ITO玻璃电极11。
(2)将直径为20mm、高度为2mm的硅橡胶垫圈粘贴在ITO玻璃电极11的导电面上，硅橡胶垫圈和ITO玻璃电极11构成电化学反应池5，向电化学反应池5中加入含有Hela细胞的培养基(购于江苏凯基生物技术股份有限公司，10mmol/L PBS(pH＝7.4),10％新生牛血清)溶液1mL，将ITO玻璃电极11放入37.0℃的细胞培养箱，在5％CO2氛围下静置24h后取出，去除培养基溶液，用超纯水冲洗3次，向电化学反应池5中加入多聚甲醛，静置，固定待测物质9约15分钟后，去除多聚甲醛，用超纯水冲洗ITO玻璃电极11表面数次。
2、电化学反应池的搭建：
取修饰Hela细胞的ITO玻璃电极11作为工作电极，放入电化学发光(ECL)显微镜1的水浸物镜4下方，并将Hela细胞修饰的ITO玻璃电极11导电面朝向水浸物镜4；向电化学反应池5中加入1mL电解液10，其中含有5mmol/L共反应剂4-羟乙基哌嗪乙磺酸、50μmol/L发光团三联吡啶钌和确定浓度(0-100mmol/L)的磷酸盐缓冲溶液。将银/氯化银参比电极作为参比电极7和铂丝对电极作为辅助电极6也一同插入电解液10中，将电化学工作站8的三根引线分别夹到对应的ITO玻璃电极11、参比电极7和辅助电极6上，辅助电极6、参比电极7与ITO玻璃电极11构成三电极体系；
3、电化学发光成像装置与信号采集
电化学工作站8给三电极体系施加电压后，修饰有Hela细胞的ITO电极11表面发出的光被水浸物镜4所采集并放大，接着通过成像透镜3将平行光汇聚在相机2上，通过更换具有不同浓度磷酸盐缓冲溶液的电解液10得到具有不同对比度Hela细胞的ECL成像图。电化学工作站8电压范围为0～1.4V，相机曝光时间为200ms。其中，磷酸盐缓冲溶液的pH＝7.4(购于江苏凯基生物技术股份有限公司，浓度为10mmol/L)，组成为磷酸氢二钠与磷酸二氢钠，其浓度分别为0mmol/L、1mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L、80mmol/L和100mmol/L，结果如图2所示。
图2为实施例1调节电解液中磷酸盐的离子强度调控Hela细胞电化学发光成像结果图，其中，A-J分别为磷酸盐缓冲溶液的浓度0mmol/L、1mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L,、80mmol/L和100mmol/L。由图2可以看出，随着磷酸盐缓冲溶液的浓度(即离子强度)的不断升高，细胞区域相较于ITO玻璃电极区域的电化学发光强度不断减弱，证明了可以通过调节离子强度，来灵活调控Hela细胞的ECL成像强度。
实施例2探究离子强度对NCM-460细胞电化学发光强度的调控作用
为了获得NCM-460细胞的ECL图像，本实施例的探究离子强度调控细胞发光成像装置及成像方法与实施例1所述基本相同，主要区别在于与实施例1的中的待测物质不同，将Hela细胞替换为NCM-460细胞，以及与曝光时间不同，将相机曝光时间200ms改为1s。分别记录NCM-460细胞在磷酸盐缓冲溶液浓度为5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L、80mmol/L、100mmol/L时的ECL成像图，结果如图3所示。图3为实施例2调节电解液中磷酸盐的离子强度调控NCM-460细胞电化学发光成像结果图，其中，A-E分别为磷酸盐缓冲溶液的浓度5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L、80mmol/L和100mmol/L。从图2可以看出，随着磷酸盐缓冲溶液浓度(即离子强度)的不断升高，细胞区域相较于ITO玻璃电极11区域的电化学发光强度不断减弱，证明了可以通过调节离子强度，来灵活调控NCM-460细胞的ECL成像强度。
实施例3探究以2-(二丁基氨基)乙醇作共反应剂时，离子强度对ECL强度的调控作用。
为了获得以2-(二丁基氨基)乙醇作共反应剂时的ECL图像，本实施例的探究离子强度调控细胞发光成像装置及成像方法与实施例1所述基本相同，主要区别在于与把实施例1的共反应剂4-羟乙基哌嗪乙磺酸改为2-(二丁基氨基)乙醇。分别记录在Hela细胞在磷酸盐缓冲溶液浓度为5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L、80mmol/L、100mmol/L时的ECL成像图，结果如图4所示。图4为实施例3加入共反应剂后调节电解液中磷酸盐的离子强度调控Hela细胞电化学发光成像结果图，其中，A-E分别为磷酸盐缓冲溶液的浓度5mmol/L、10mmol/L、50mmol/L、80mmol/L和100mmol/L。从图4可以看出，随着磷酸盐缓冲溶液浓度(即离子强度)的不断升高，细胞区域相较于ITO玻璃电极区域的电化学发光强度不断减弱，证明了对于不同的共反应剂，仍可以通过调节离子强度，来灵活调控细胞的ECL强度。
实施例4探究不同组成的磷酸盐缓冲溶液时，离子强度对ECL强度的调控作用。
为了获得不同组成的磷酸盐缓冲溶液下Hela细胞的ECL图像，本实施例的探究离子强度调控细胞发光成像装置及成像方法与实施例1所述基本相同，主要区别在于，与实施例1中的磷酸盐缓冲溶液组成不同以及曝光时间不同，其中，由原组成磷酸氢二钠与磷酸二氢钠在恒定pH＝7.4的情况下改为新组成磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、氯化钾与氯化钠(购于江苏凯基生物技术股份有限公司，浓度为10mmol/L)，相机曝光时间改为500ms。分别记录在Hela细胞在10mmol/L原磷酸盐缓冲溶液与新磷酸盐缓冲溶液中的ECL成像图，结果如图5所示。图5为实施例4中调整电解液中磷酸盐组成的Hela细胞电化学发光成像结果图，其中A为原磷酸盐缓冲溶液的Hela细胞电化学发光成像结果图，B为新磷酸盐缓冲溶液的Hela细胞电化学发光成像结果图。从图5可以看出，当磷酸缓冲溶液中主要阳离子为K+时，能够达到与Na+时同样的调控效果。
Claims (10)
1.一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法，其特征在于，通过调节电致化学发光显微成像装置的电化学反应池内电解液的离子强度，调控发光分子通过非特异性简单扩散进入细胞的行为，实现正模式ECL细胞成像与负模式ECL细胞成像的可逆转换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当离子强度较低时，细胞的发光强度高于空白电极区域的发光强度，细胞表现为正模式对比度，获得到细胞内结构图像；当离子强度比较高时，细胞的发光强度低于空白电极区域的发光强度，细胞表现为负模式对比度，获得细胞基质黏附图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电致化学发光显微成像装置包括电化学反应池(5)和位于电化学反应池(1)上方用于拍摄待测物质(9)的电化学发光显微镜(1)；所述电化学反应池(5)底部为待测物质(9)修饰的ITO玻璃电极(11)，所述电化学反应池(5)内有电解液(10)，所述电解液(10)内插有辅助电极(6)和参比电极(7)，与ITO玻璃电极(11)构成三电极体系；辅助电极(6)、参比电极(7)和ITO玻璃电极(11)均连接有电化学工作站(8)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学发光显微镜(1)包括沿垂直轴线从下到上依次设有水浸物镜(4)、成像透镜(3)和相机(2)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测物质(9)为Hela细胞或NCM-460细胞，所述电解液(10)包含共反应剂、发光团和磷酸盐缓冲溶液，所述共反应剂为4-羟乙基哌嗪乙磺酸或2-(二丁基氨基)乙醇，所述发光团为三联吡啶钌，所述磷酸盐缓冲溶液的离子包括Na+或/和K+。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助电极(6)为铂丝对电极，所述参比电极(7)为银/氯化银参比电极。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)向电化学反应池(5)中加入含有待测物质(9)的培养基溶液，在细胞培养箱静置培养，得到待测物质(9)修饰的ITO玻璃电极(11)；
(2)取出ITO玻璃电极(11)，去除培养基溶液，用超纯水冲洗数次，向电化学反应池(5)中加入多聚甲醛，静置，固定待测物质(9)；
(3)用超纯水冲洗ITO玻璃电极(11)表面数次，将ITO玻璃电极(11)固定于电化学发光显微镜(1)下方；
(4)将辅助电极(6)和参比电极(7)插到电化学反应池(5)内，将电化学工作站(8)分别与辅助电极(6)、参比电极(7)和ITO玻璃电极(11)连接；
(5)向电化学反应池(5)中加入电解液(10)，启动电化学工作站(8)，使用循环伏安法，利用电化学发光显微镜(1)采集待测物质(9)的电化学发光成像图集；
(6)更换不同浓度的电解液实现待测物质(9)的正模式ECL细胞成像与负模式ECL细胞成像的可逆转换。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述静置培养是在CO2氛围下培养18～24h；步骤(2)和步骤(3)中，所述冲洗数次的次数为2～3次，步骤(2)中，所述静置的时间为10～20min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述电化学工作站(8)与ITO玻璃电极(11)相连的引线用导电胶带固定，步骤(5)中，所述使用循环伏安法时，设定扫描电压为0～1.4V，电化学发光显微镜(1)的相机(2)的曝光时间为50-1000ms。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述不同浓度电解液是指电解液中磷酸盐缓冲溶液的浓度不同，所述电解液中磷酸盐缓冲溶液的浓度为0-100mmol/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410172015.XA CN118032743A (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410172015.XA CN118032743A (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118032743A true CN118032743A (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90992800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410172015.XA Pending CN118032743A (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118032743A (zh) |
-
2024
- 2024-02-07 CN CN202410172015.XA patent/CN118032743A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wei et al. | A new turn-on fluorescent probe for selective detection of glutathione and cysteine in living cells | |
| CN108287187B (zh) | 一种电化学发光传感器 | |
| JP3246162U (ja) | 感光性チップによる信号収集の方法と装置、及び細胞追跡の方法と装置 | |
| Inglesby et al. | In situ fluorescence and electrochemical monitoring of a photosynthetic microbial fuel cell | |
| CN102183504B (zh) | 一种微流控单细胞活性氧自动分析仪 | |
| US8603750B2 (en) | Methods for assaying analytes using photoelectrochemical labels | |
| CN104611715B (zh) | 一种基于芯片上碳印刷电极制备碳量子点的方法 | |
| CN105154065B (zh) | 一种快速专一性识别羟基自由基的荧光探针及其制备方法和应用 | |
| Liu et al. | Coupling electrochemistry and TIRF-microscopy with the fluorescent false neurotransmitter FFN102 supports the fluorescence signals during single vesicle exocytosis detection | |
| US4824778A (en) | Immunoassay for measuring the concentration of antigen in a sample | |
| CN118032743A (zh) | 一种通过调节离子强度调控细胞电化学发光成像的方法 | |
| CN104614417B (zh) | 一种用于糖蛋白检测的电化学方法 | |
| Hiramoto et al. | Evaluation of respiratory and secretory activities of multicellular spheroids via electrochemiluminescence imaging | |
| Li et al. | Monitoring NAD (H) and NADP (H) dynamics during organismal development with genetically encoded fluorescent biosensors | |
| CN108774240A (zh) | 一种能应用于细胞溶酶体内HOCl检测的罗丹明B类荧光探针 | |
| CN106198468B (zh) | 一种单液滴情况下电化学-荧光联用检测方法 | |
| CN201974383U (zh) | 脉冲光源光纤测氧仪 | |
| Zhou et al. | Imaging localized horseradish peroxidase on a glass surface with scanning electrochemical/chemiluminescence microscopy | |
| Katsumata et al. | New feature of delayed luminescence: preillumination-induced concavity and convexity in delayed luminescence decay curve in the green alga Pseudokirchneriella subcapitata | |
| CN110376190A (zh) | 一种基于光谱的细胞培养悬液pH值检测方法 | |
| CN108872209A (zh) | 基于纳米金簇电致化学发光探针的碱性磷酸酶测定方法 | |
| CN117083518A (zh) | 一种电化学发光的单光子信号采集方法、成像系统及其应用 | |
| Jiang et al. | Design and application of multi-functional electrogenerated chemiluminescence imaging analyzer | |
| Indrama et al. | Cyanobacteria: a biocatalyst in microbial fuel cell for sustainable electricity generation | |
| Cheng et al. | Probing biosensing interfaces with single molecule localization microscopy (SMLM) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |