在单细胞中同时监测细胞内葡萄糖和细胞外乳酸盐,以评估细胞瘤性
Hui Liu1, Yu Liu1, Songqin Liu1
1Jiangsu Engineering Laboratory of Smart Carbon-Rich Materials and Device, Jiangsu Province Hi-Tech Key Laboratory for Bio-Medical Research, State Key Laboratory of Bioelectronics, School of Chemistry and Chemical Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China.
Analytical chemistry
|October 2, 2025
概括
这项研究提出了一个新的电化学平台,用于同时测量单细胞中的细胞内葡萄糖和细胞外乳酸盐. 这种双代谢物检测方法可以准确地区分正常细胞和瘤细胞,有助于早期癌症诊断和了解瘤恶性病变.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 分析化学 分析化学
- 癌症研究 癌症研究
背景情况:
- 代谢物对细胞功能和相互作用至关重要.
- 传统的方法难以分离细胞内和细胞外代谢物检测.
- 评估细胞瘤性需要准确的单细胞代谢概况.
研究的目的:
- 开发一种电化学平台,在单细胞中同时检测细胞内葡萄糖和细胞外乳酸盐.
- 为了克服传统技术中"内部-外部分离"的局限性.
- 利用双代谢物检测来评估细胞瘤性和改善癌症诊断.
主要方法:
- 一个微波阵列芯片,用于高效单细胞捕获 (93.75%).
- 葡萄糖氧化酶 (GOx) 功能化的纳米小管,用于通过离子运输电化学进行非破坏性的细胞内葡萄糖检测.
- 乳酸氧化酶@ zeolitic imidazolate框架-8 (LOx@ZIF-8) 纳米粒子用电化学发光 (ECL) 成像用于细胞外乳酸量化.
主要成果:
- 同时检测细胞内葡萄糖 (0.03毫米LOD) 和细胞外乳酸 (1-50微米线性范围).
- 接收器操作特征 (ROC) 分析表明正常 (MCF-10A) 和瘤细胞 (MCF-7) 完全分离.
- 改善了瘤亚型 (MCF-7,MDA-MB-231) 的分类,并将乳酸分泌与化学抵抗和瘤恶性疾病联系起来.
结论:
- 开发的双模电化学平台能够准确地进行单细胞代谢分析.
- 这种方法显著提高了区分正常细胞和癌细胞的能力.
- 该平台为早期癌症诊断和了解瘤进展机制提供了一个强大的工具.
