在大肠杆菌中探测碳点的极性和pH灵敏度,通过时间解析光分析
Gilad Yahav1, Shweta Pawar1, Anat Lipovsky1
1Institute of Nanotechnology and Advanced Materials, Faculty of Engineering, Bar-Ilan University, Ramat Gan 52900, Israel.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|July 29, 2023
概括
这项研究使用碳点 (CD) 来监测大肠杆菌的细胞内pH值,极性和粘度. 集成的时间分辨率光异性成像和光终身成像显微镜系统使全面的细胞特征化成为可能.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 纳米技术 纳米技术
- 细胞生物学 细胞生物学
背景情况:
- 细胞内pH值和极性是细胞功能的关键指标.
- 开发先进的纳米材料用于精确的细胞传感是必不可少的.
- 碳点 (CD) 为生物成像提供独特的光学特性.
研究的目的:
- 开发和验证一种用于同时监测细胞内pH值,极性和粘度的新方法.
- 使用碳点 (CD) 与时间分辨率光异性成像 (TR-FAIM) 和光寿命 (FLT) 成像显微镜 (FLIM) 进行全面的细胞表征.
- 为了研究大肠杆菌的细胞内微环境.
主要方法:
- 采用pH和极性敏感的碳点 (CD) 进行细胞内传感.
- 集成的时间分辨率光异性成像 (TR-FAIM) 和光寿命 (FLT) 成像显微镜 (FLIM).
- 在E. coli*中分析的光强度 (FI),FLT,光异构度 (FA) 和旋转相关时间 (θ).
主要成果:
- CD显示了依赖pH的FLT变化 (pH为2-8的6.38±0.05nS到8.03±0.21nS).
- 降低极性与增加的FA和θ相关,表明粘度更高.
- 成功地绘制了细胞内pH值 (细胞质~7.67±0.48),极性 (细胞壁/内膜),以及大肠杆菌的粘度变化.
结论:
- 结合的TR-FAIM/FLIM系统提供了一个强大的工具,用于同时细胞内监测pH值,极性和粘度.
- 碳点是有效的纳米传感器,用于表征细胞微环境.
- 这项研究揭示了大肠杆菌细胞质内由于聚合和生物分子相互作用的异质性.
关键词:
美国大肠杆菌 (E. coli).碳点 (CD) 是指一个碳点.光终身成像显微镜 (FLIM) 的应用频域 (FD) 是一个频域.细胞内传感感应是细胞内传感器.一个pH值传感器.极性传感器是一个极性传感器.时间分辨率光异型成像 (TR-FAIM)
