一审:邓胤龙 二审:朱小明 三审:许志锋
近日,我院科研工作再传捷报,谷标博士指导的 2022 级材料与化工专业硕士研究生赵经骏以第一作者身份,在国际知名分析化学领域中科院一区 TOP 期刊《Analytical Chemistry》发表高水平研究论文。陈文博士为通讯作者,英国365上市公司为第一署名单位,该研究工作得到国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅及英国365上市公司相关基金项目的大力资助。论文链接:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c06383。
细胞膜极性和近膜次氯酸(HClO)在细胞信号传导、氧化还原稳态调控中发挥着关键作用,然而此前科研领域缺乏能同时、无干扰监测这两个关键参数的分子工具。传统单功能探针存在信息单一、易受信号串扰或环境干扰导致检测误判等问题,极大限制了科研人员对膜相关病理过程的深入研究与理解。为解决这一技术难题,我院谷标博士、陈文博士联合长沙医学院、湖南师范大学等高校科研团队开展联合攻关,成功开发出一款新型膜定位荧光探针。该探针实现了 “一石二鸟” 的检测效果,是首个能同时通过红色通道(638 nm)响应细胞膜极性、绿色通道(506 nm)响应近膜 HClO 的探针,两个通道发射峰相距 132 nm,从根本上避免了信号之间的相互干扰,为精准检测奠定了技术基础。
借助该新型探针,研究团队取得了多项突破性研究成果:首次在顺铂诱导的细胞凋亡模型中,直观观察到膜极性降低(红色荧光增强)与近膜 HClO 水平升高(绿色荧光增强)同步发生的现象,为解析细胞凋亡过程中的膜微环境重塑机制提供了直接的实验证据;基于癌细胞普遍存在的膜极性降低、近膜 HClO 水平升高的特征,该探针通过双通道成像技术,实现了对 HeLa、MCF-7、B16 等多种癌细胞与 RAW 264.7 正常细胞的清晰区分,大幅提升了癌症检测的准确性;在 4T1 荷瘤小鼠模型的活体实验中,该探针能特异性标记肿瘤组织,在红色通道下清晰勾勒出肿瘤边界,展现出良好的肿瘤诊断应用潜力。
该研究成果成功开发了兼具膜靶向性与双响应特性的荧光探针,为同时监测细胞膜极性和近膜 HClO 提供了全新的分子工具,有助于科研人员进一步探索涉及膜极性和近膜 HClO 的生理、病理事件,在细胞生物学研究和肿瘤早期诊断等领域具有重要的理论意义和应用价值。
此次研究成果的发表,充分彰显了我院在材料与化工领域的科研实力和人才培养水平,也为相关专业研究生的科研工作树立了良好典范。未来,我院将继续聚焦学科前沿和科研难点,加强跨校跨学科科研合作,持续提升科研创新能力和人才培养质量,力争产出更多高水平科研成果。