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利用太赫兹连续域中准束缚态谐振效应,判别琼脂糖微环境下巨噬细胞的极性
发布时间:2023-11-01 15:28:05 阅读:579

来源:Applied Physics Letters;电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 曾景明 编译

    上海师范大学赵振宇老师团队在巨噬细胞(Macrophages)极性判别上取得新进展。

    巨噬细胞(Macrophages)是人体自身免疫系统的重要组成部分,起到攻击并吞噬肿瘤细胞的作用。巨噬细胞作为免疫系统中的“两面派”,既能够杀死肿瘤,也能够促进肿瘤生长,起到“正反”两种角色的作用。其角色主要由肿瘤微环境对肿瘤相关巨噬细胞极化所致。极化后肿瘤相关巨噬细胞分为M1及 M2两种表型。M1型肿瘤相关巨噬细胞能够验证、吞噬、攻击肿瘤细胞;M2 型肿瘤相关巨噬细胞则主要抑制人体免疫机能、促进肿瘤生长与转移。M1及 M2两种表型肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤中的占比,反映人体内肿瘤的增生或萎缩的发展趋势。如果能够在复杂的肿瘤微环境中,精准感知M1及 M2两种表型的肿瘤相关巨噬细胞的活性,将对肿瘤免疫学的研究,提供重要的技术支撑;有助于临床上开展肿瘤早期诊断、抑制肿瘤扩散;同时,成为抗肿瘤靶向治疗药物开发的重要工具。迄今为止,对于M1及 M2两种表型肿瘤相关巨噬细胞活性状态的监控机制研究,依然缺少有效的方法和技术手段。

    针对肿瘤免疫学中的这一难题,上海师范大学太赫兹微纳光子学课题组赵振宇老师牵头,协同上海师范大学微生物与免疫研究所、中国科学院纳米器件与应用重点实验室联合攻关。利用太赫兹连续域中准束缚态谐振效应的超表面作为生物医学传感器,精准感知M1和M2巨噬细胞在琼脂糖细胞基质中的极性演化。利用太赫兹时域光谱仪记录了用不同极性巨噬细胞表面修饰体的生物化学属性对谐振的频率的影响,并据此分析了相应的介电光谱,再对比流式细胞术和基因表达测量,揭示了巨噬细胞的表面标志物如何影响太赫兹连续域中准束缚态的变化。结果发现M0 极化导致太赫兹连续域中准束缚态谐振模式的红移,而 M1 和 M2 极化导致谐振模式的蓝移。M2 表现出比 M1 更大的频移,具有更宽的谐振线宽。M1 和 M2 巨噬细胞之间共振频率的如此显著差异来自 M0、M1 和 M2 巨噬细胞的不同表面特征诱导的琼脂糖基质的介电微环境的改变。以往的研究直接将细胞置于金属超表面上,而本工作利用不同极性细胞表面修饰物化学属性的差异,影响了琼脂糖的有效介电环境,从而识别出不同极性的巨噬细胞。

    上述方法可以确定指纹太赫兹透射光谱,例如频移、线宽和光谱配置的不对称程度。这是将其开发为用于识别巨噬细胞极点的无标记、无损且具有成本效益的生物传感器的非常重要的一步。上述工作发表在最新一期的美国应用物理联合会期刊Applied Physics Letters第123卷18期183701页上(https://doi.org/10.1063/5.0169506)。

 
 

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