近期，國科溫州研究院羅春雄教授團隊與合作者在紅細胞膜超微結(jié)構(gòu)和動態(tài)分析方面取得進展，相關研究成果以Integrating a Far-Red Fluorescent Probe with a Microfluidic Platform for Super-Resolution Imaging of Live Erythrocyte Membrane Dynamics為題，發(fā)表于Angewandte Chemie International Edition。

人源紅細胞膜的微觀特征反映了人體的健康水平，往往是各類疾病表型的先兆。然而，傳統(tǒng)分析方法難以獲取紅細胞分子尺度的超微結(jié)構(gòu)和動態(tài)特征，原因包括紅細胞內(nèi)大濃度血紅蛋白會在高功率可見激光照射下產(chǎn)生極強的背景噪音，干擾成像；紅細胞表面光滑，難以在成像過程中維持活細胞穩(wěn)定等，提出了挑戰(zhàn)。

為此，羅春雄教授帶領微流技術(shù)研發(fā)團隊與大連理工大學彭孝軍院士、肖義教授團隊合作開發(fā)了新型的紅細胞膜超微結(jié)構(gòu)成像和動態(tài)診斷系統(tǒng)。作者利用紅外發(fā)光氟硼吡咯熒光染料，該染料的單分子發(fā)光同時兼?zhèn)淞涟档拈W爍變化和亮態(tài)長時間發(fā)光特征，滿足單分子定位超分辨成像和單分子追蹤的嚴苛要求；同時，創(chuàng)建了可無創(chuàng)捕獲活紅細胞的高通量微流控芯片，在全內(nèi)反射光場可以實現(xiàn)紅細胞膜表面熒光分子信號的激發(fā)，避免了背景干擾；另外，該芯片可以實時調(diào)控細胞的微環(huán)境，模擬疾病生理狀態(tài)。通過這兩種技術(shù)的融合，工作在多種維度上實現(xiàn)了對紅細胞膜的超分辨成像和膜表面動力學追蹤分析。三維超分辨成像展示了活紅細胞的凹結(jié)構(gòu)特征，而單分子追蹤動力學分析結(jié)果揭示了細胞膜表面的時空異質(zhì)性。最后，通過微流構(gòu)建體外紅細胞病理環(huán)境，測定了在滲透壓改變及膜無序狀態(tài)下，活紅細胞的超微細節(jié)特征，基于膜表面的擴散特征及染料的聚集特征變化，區(qū)分人體紅細胞的異常狀態(tài)，展現(xiàn)了該平臺系統(tǒng)作為未來分子診斷手段的潛力。

該論文為國科溫州研究院、大連理工大學精細化工重點實驗室與北京大學定量生物學中心的合作工作。論文的共同第一作者為大連理工大學葉智偉博士后和國科溫州研究院崗位研究員楊薇，通訊作者為國科溫州研究院崗位研究員楊薇、國科溫州研究院/北京大學定量生物學中心/物理學院羅春雄教授、大連理工大學彭孝軍院士和肖義教授。該論文獲得國家重點研發(fā)計劃（2021YFF1200500）、國家自然科學基金（21804016, 22004011, 22174009，11974002）、國科溫州研究院啟動項目（WIUCASQD2021013, WIUCASQD2021038）的支持。

論文信息：doi.org/10.1002/anie.202211540

審核編輯 ：李倩