碳點（f-CDs）是一種尺寸小于10nm的分散的類球形熒光碳納米顆粒。因其發(fā)光范圍可調(diào)、雙光子吸收截面大、光穩(wěn)定性好、易于功能化、無毒和生物相容性好等優(yōu)點，在生物成像和標記、分析檢測，藥物開發(fā)， 癌癥納米治療， 光電轉(zhuǎn)換以及催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。這也使碳點成為半導(dǎo)體量子點、高分子納米材料和有機熒光材料的極好代替物 。

 

但是如何研究這些材料是否會對細胞產(chǎn)生毒性，一直沒有很好的驗證方法，2017年2月暨南大學化學與材料學院楊培慧老師，借助Nanolive國際領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品3D cell  Explorer的實時無標記無損傷成像技術(shù)，成功在The Royal Society of Chemistry上發(fā)表文章；文章利用3D cell explorer 實時無損傷無標記成像方式快速分析紅細胞與內(nèi)皮細胞的粘附效果， 并驗證了f-CDs 對細胞相互無影響，新穎獨特的數(shù)據(jù)充分證明了CDs對細胞無毒性及熒光成像應(yīng)用的潛能。

 

1、f-CDs 制備、指標及性能特征鑒定

2、f-CDs在細胞內(nèi)成像發(fā)光鑒定

3、3D cell explorer無損傷無標記分析紅細胞與內(nèi)皮細胞粘附性

4、f-CDs 毒性檢測：觀察CDs對紅細胞與內(nèi)皮細胞粘附性影響

 

碳點材料準備：將0.3 g L -色氨酸溶于（100毫升，0.05M）的氫氧化鈉水溶液中； 鉑片用作陽極和陰極插入溶液，兩極加電處理2小時，得到的褐色溶液用去離子水透析膜透析 24h。真空冷凍干燥后得到純化的碳點。賀利氏光譜儀、透射電鏡等設(shè)備驗證碳點大小約5-7nm。

經(jīng)MMT 驗證長到85%均一度的細胞，分別加入濃度為0, 50, 100, 150, 200,250, and 300 mg /mL 的F-CDs, 檢測到細胞發(fā)射藍色、綠色及紅色熒光波長，之后37度孵育30min，用于多色熒光成像觀察.

實驗操作：1.內(nèi)皮細胞用H2O2 處理進行損傷處理12h，MTT 檢測IC 50 值為400 mM

實驗驗證：Nanolive 無標記成像系統(tǒng)通斷層掃描與全息成像技術(shù)，對細胞3D成像，3維圖像360度旋轉(zhuǎn)分析，觀察到紅細胞與正常的內(nèi)皮細胞幾乎不粘附 ，而細胞損傷后，紅細胞對細胞內(nèi)皮細胞產(chǎn)生很強的粘附傾向。

A 內(nèi)皮細胞；B 紅細胞；C 紅細胞與正常內(nèi)皮細胞；D 紅細胞與受損的內(nèi)皮細胞

 

隨著H2O2 濃度增加，內(nèi)皮細胞損傷程度也隨之增加，顯示紅細胞對內(nèi)皮細胞粘附性效果增強，與前期Nanolive 無標記無損傷成像系統(tǒng)觀察結(jié)果相一致。

A 圖先用F-CDs處理紅細胞成像，分別顯示藍、綠、紅熒光。

B，C,D 圖，被標記的紅細胞分別與H2O2 處理細胞共孵育，觀察兩者粘附效果，

結(jié)果：本研究通過nanolive 3D cell exlporer 實時無標記成像系統(tǒng)的無損傷研究發(fā)現(xiàn)了紅細胞對損傷的內(nèi)皮細胞粘附性與內(nèi)皮細胞損傷程度成正相關(guān)，之后再加入全波長熒光的f-CDs 驗證其對這兩種細胞的粘附效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入f-CDs后，兩種細胞的粘附效果不受影響，Nanolive的無損傷成像技術(shù)獲取的細胞相互作用的創(chuàng)新數(shù)據(jù)為證明電化學方法獲得的發(fā)射全波長熒光的f-CDs對細胞無毒提供不可替代的作用；提供的無標記細胞相互作用3D 結(jié)構(gòu)及量化分析數(shù)據(jù)為后續(xù)研究提供了可靠的數(shù)據(jù)支持！

 

拓展性應(yīng)用：此文獻都充分利用了Nanolive 3D cell exlporer的實時無損傷、無標記技術(shù)探索出了新材料及藥物的作用功能，并利用熒光成像進行了驗證，兩種方式的強強聯(lián)合，獲取了獨有的數(shù)據(jù)；但是要利用兩套系統(tǒng)，操作及控制上存在一些麻煩，nanolive最新推出的nanolive 3D cell exlporer–Fluro， 將全息成像技術(shù)、360度旋轉(zhuǎn)光源斷層掃描技術(shù)及熒光成像技術(shù)整合為一體，可以同時實現(xiàn)無標記3D 細胞成像與熒光標記成像，圖像可進行無縫整合，并將熒光成像直接升級的3D 層面，在無需標記的條件下，對于如碳點f-CDs顆粒在細胞中的亞細胞器及所在細胞層面進行精確的定位，從而更深層次的解析納米材料的應(yīng)用，結(jié)果更具說服力！

v  整合全息技術(shù)與360度旋轉(zhuǎn)斷層掃描、熒光成像為一體

v  實時無標記3D全息成像與熒光成像無縫整合

v  納米級3D 細胞結(jié)構(gòu)觀察亞細胞器

v  基于物理折射率的任意數(shù)字染色

v  無標記納米級分辨率，極限高達75nm

v  超高速3D成像：2秒鐘96重斷層掃描及3D影像呈現(xiàn)

v  可整合載臺孵育系統(tǒng)，可進行time-Lapse

v  3通道熒光成像，7通道無標記成像，最多同時10個標記檢測

v  納米材料，蛋白、核酸分子細胞器及細胞層面精確定位

 

我們期待您能在科研領(lǐng)域幫助您登峰造極！

 

 

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