2021年10月6日,中国医学科学院基础医学研究所(基础所)生物医学工程系张卫奇团队与美国康奈尔大学医学院Ching Tung教授合作在ACS Nano发表了“A Hybrid Nanogel to Preserve Lysosome Integrity for Fluorescence Imaging”的论文。该研究发展了一种新型的复合纳米凝胶作为溶酶体标记物,通过主动去除成像过程中的光毒性,简易地实现了高效低毒的活细胞荧光成像。
溶酶体是细胞中最主要的细胞器之一,广泛参与了细胞代谢、信号通路、细胞膜修复与细胞死亡等各类生命活动。溶酶体的异常与代谢紊乱、神经退行性疾病、感染以及肿瘤等疾病密切相关。活细胞荧光成像为溶酶体的研究提供了强有力的工具,已广泛应用于生物医学研究。在现有的溶酶体荧光标记物设计过程中,人们主要关注溶酶体成像的高效性、特异性和稳定性,而成像过程中固有的光毒性常被忽略。实际上,在荧光染料标记细胞或组织后,成像过程中的光照将不可避免地激发染料分子产生活性氧物质(ROS),从而导致细胞结构的破坏以及毒性的产生,即光毒性(phototoxicity)。通过减少荧光成像过程中的光激发时间或强度,可以在一定程度上避免光毒性的产生,但目前仍缺少有效的方法主动去除活细胞荧光成像过程中的光毒性。
为了克服活细胞荧光成像过程中的光毒性,该研究发展了一种同时包含铂纳米颗粒(PtNP)和荧光染料阿的平(Quinacrine,Qu)的复合纳米凝胶(HA/Pt/Qu)。在该纳米凝胶标记细胞溶酶体后,利用其包含的PtNP的类超氧化物歧化酶(SOD)特性,在原位去除光激发Qu产生的ROS,成功实现了荧光成像过程中光毒性