细胞对纳米塑料及其载体效应的反应通过机器学习驱动的智能表面增强拉曼光谱幻灯片实时跟踪

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 生物技术是生物技术.
• 分析化学 分析化学

背景情况:

• 纳米塑料 (NP) 毒性及其对人类健康的载体影响尚未得到充分研究,特别是在实时细胞代谢监测方面.
• 现有的方法缺乏在现场实时跟踪活细胞内NP相互作用的能力.

研究的目的:

• 开发一种新的智能表面增强拉曼光谱 (SERS) 幻灯片,以轻松,实时,现场监测活细胞代谢信号.
• 研究工程纳米塑料 (mPS) 的细胞内积累和代谢影响及其载体效应.
• 为了比较由裸体NP诱导的细胞周期变化与它们的载体效应.

主要方法:

• 开发使用循环离心增强静电负荷 (CCEL) 的智能SERS幻灯片,以高效地准备样品.
• 核心外聚烯NP (mPS) 的设计,嵌入了用于细胞内追踪的拉曼探针.
• 利用SERS监测分子水平的代谢变化,包括膜相互作用,内细胞分裂,聚合和亡.
• 实时,实地比较由裸体NP引起的细胞周期变化及其载体效应.
• 整合机器学习算法来预测细胞周期影响.

主要成果:

• 智能SERS幻灯片通过一个明显的拉曼静音峰值成功识别了细胞内mPS积累.
• 通过mPS诱导的代谢变化在分子水平上进行监测,区分细胞相互作用和亡的各个阶段.
• 发现NP在BEAS-2B细胞中延长了S和G2阶段.
• NP的载体效应进一步延长了G2阶段,并破坏了S阶段的进展.
• 机器学习准确地预测了mPS的细胞周期影响及其载体效应.

结论:

• 开发的智能SERS幻灯片提供了一个无标签的现场实时方法,用于监测活细胞中NP诱导的代谢变化.
• 这个平台提供了关于NP毒性和分子和细胞水平的载体效应的宝贵见解.
• 这些发现为进一步调查NP细胞毒性行为和开发缓解策略奠定了基础.