【分析】基於石墨烯水凝膠的ECL傳感器對骨骼肌細胞表面GLUT4表達水平分析

2021-02-13 X-MOL資訊

電極表面附近存在的一些活性物質，在一定電壓下電解激發，然後形成激發態，當激發態躍遷回到基態時，如果以發光的方式釋放能量，便會產生電致化學發光現象（Electrochemiluminescence，ECL）。ECL將化學發光與電化學技術相結合，現已發展成為一種非常實用的分析技術，並在藥物分析、免疫傳感、細胞檢測等領域得到廣泛應用。近日，南京大學陳子軒副研究員和安徽大學金葆康教授利用石墨烯水凝膠作為ECL檢測平臺，對骨骼肌細胞（HSMC）表面葡萄糖轉運蛋白4（GLUT4）表達水平進行分析的方法。

ECL是一種研究細胞表面受體的理想方法。然而，由於細胞在常規電極表面存在空間位阻，只有分布在細胞邊緣與電極接觸處的ECL探針才能產生ECL，這增加了分析細胞表面受體的難度。在他們之前的工作中（Anal. Chem., 2018, 90, 4801-4806），使用了通透性殼聚糖薄膜來增加細胞和電極之間的空間。結果表明，通透性基底對消除細胞在電極上的空間位阻至關重要。然而，殼聚糖的導電性較差，標記在細胞下表面的ECL探針不能被激發產生ECL。為了解決這一問題，他們使用具有通透性和導電性的石墨烯水凝膠（GH）作為基底電極。HSMC細胞首先進行碳點（CDs）修飾，然後通過GH電極上的葡萄糖轉運蛋白1抗體（GLUT1-Ab）與HSMC細胞表面葡萄糖轉運蛋白1（GLUT1）的特異性結合作用將細胞捕獲到GH表面。電化學反應發生時，本體溶液中共反應劑K2S2O8擴散進出GH內，並參與細胞下表面CDs的ECL反應。由於CDs靶向修飾到細胞表面的GLUT4上，因此細胞表面大約一半的GLUT4可以得到檢測。分析結果表明，平均每個HSMC細胞表面大約表達1.88 × 105個GLUT4分子。此外，HSMC細胞在受到胰島素刺激後，細胞表面GLUT4的表達平能夠提高2.3倍。

此項工作表明通透性導電基底能夠克服細胞的空間位阻，並能誘發細胞-電極接觸界面上電活性物質的反應，為細胞下表面的電化學事件的研究提供了新的思路。

文章的第一作者為2015博士生劉根（安徽大學），金葆康教授（安徽大學）和陳子軒副研究員（南京大學）為文章的共同通訊作者。這一研究成果發表於Analytical Chemistry上。

原文（掃描或長按二維碼，識別後直達原文頁面）：

Electrochemiluminescence Investigation of Glucose Transporter 4 Expression at Skeletal Muscle Cells Surface Based on a Graphene Hydrogel Electrode

Gen Liu, Cheng Ma, Bao-Kang Jin, Zixuan Chen, Fa-Liang Cheng and Jun-Jie Zhu

Anal. Chem., 2019, 91, 3021–3026, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05340

導師介紹

金葆康

https://www.x-mol.com/university/faculty/8499

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