使用多模近红外纳米粒子对多细胞球体进行实时显微镜检测,发现氧化梯度的差异

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 细胞生物学 细胞生物学
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 在3D细胞模型中评估瘤微环境,包括低氧和代谢物梯度,在分析上具有挑战性.
• 现有的方法往往缺乏分辨率或实时能力,无法完全捕捉球体和有机体内的动态过程.

研究的目的:

• 开发和验证新的红色/近红外 (NIR) 发射纳米传感器,用于3D细胞培养中的定量氧气测量.
• 通过使用先进的显微镜技术,在各种活球体模型中研究氧气梯度和细胞代谢.

主要方法:

• 开发多式红外 (MMIR) 纳米传感器探针,采用对氧气敏感的金属和参考染料.
• 染色协议的优化和纳米传感器细胞毒性和HCT116,DPSC和SKOV3细胞球体的性能评估.
• 使用光比率和光寿命读数用于氧气定量和光寿命成像显微镜 (FLIM) 的NAD(P) H.

主要成果:

• 纳米传感器成功量化了活球体中的氧气梯度,揭示了影响氧化的因素,如中等粘度和球体大小.
• 在一些球体中观察到"反转"的氧化梯度,其中核心氧气水平较高,与典型的扩散驱动性缺氧形成对比.
• 在球状体内证明了代谢分层,具有甘油性核心和氧化酸化活性外围,通过NAD(P) H FLIM识别.

结论:

• 发射NIR的比度纳米传感器为3D组织模型中的低氧和细胞代谢实时定量监测提供了强大的工具.
• 这些发现凸显了MMIR纳米传感器在推进复杂生物系统和药物效应的基于显微镜的研究方面的潜力.