新型的红细胞膜超微结构成像和动态诊断系统

近期，国科温州研究院罗春雄教授团队与合作者在红细胞膜超微结构和动态分析方面取得进展，相关研究成果以Integrating a Far-Red Fluorescent Probe with a Microfluidic Platform for Super-Resolution Imaging of Live Erythrocyte Membrane Dynamics为题，发表于Angewandte Chemie International Edition。

人源红细胞膜的微观特征反映了人体的健康水平，往往是各类疾病表型的先兆。然而，传统分析方法难以获取红细胞分子尺度的超微结构和动态特征，原因包括红细胞内大浓度血红蛋白会在高功率可见激光照射下产生极强的背景噪音，干扰成像；红细胞表面光滑，难以在成像过程中维持活细胞稳定等，提出了挑战。

为此，罗春雄教授带领微流技术研发团队与大连理工大学彭孝军院士、肖义教授团队合作开发了新型的红细胞膜超微结构成像和动态诊断系统。作者利用红外发光氟硼吡咯荧光染料，该染料的单分子发光同时兼备亮暗的闪烁变化和亮态长时间发光特征，满足单分子定位超分辨成像和单分子追踪的严苛要求；同时，创建了可无创捕获活红细胞的高通量微流控芯片，在全内反射光场可以实现红细胞膜表面荧光分子信号的激发，避免了背景干扰；另外，该芯片可以实时调控细胞的微环境，模拟疾病生理状态。通过这两种技术的融合，工作在多种维度上实现了对红细胞膜的超分辨成像和膜表面动力学追踪分析。三维超分辨成像展示了活红细胞的凹结构特征，而单分子追踪动力学分析结果揭示了细胞膜表面的时空异质性。最后，通过微流构建体外红细胞病理环境，测定了在渗透压改变及膜无序状态下，活红细胞的超微细节特征，基于膜表面的扩散特征及染料的聚集特征变化，区分人体红细胞的异常状态，展现了该平台系统作为未来分子诊断手段的潜力。

该论文为国科温州研究院、大连理工大学精细化工重点实验室与北京大学定量生物学中心的合作工作。论文的共同第一作者为大连理工大学叶智伟博士后和国科温州研究院岗位研究员杨薇，通讯作者为国科温州研究院岗位研究员杨薇、国科温州研究院/北京大学定量生物学中心/物理学院罗春雄教授、大连理工大学彭孝军院士和肖义教授。该论文获得国家重点研发计划（2021YFF1200500）、国家自然科学基金（21804016, 22004011, 22174009，11974002）、国科温州研究院启动项目（WIUCASQD2021013, WIUCASQD2021038）的支持。

论文信息：doi.org/10.1002/anie.202211540

审核编辑 ：李倩