隨著我國空間站的成功建立，宇航員的空間活動日趨頻繁，空間特殊環境對宇航員身體健康的影響必須高度關注。微重力作為空間特殊環境之一會對人體健康產生負面影響，其機理的研究對宇航員的健康保障十分重要。微重力可誘導人體細胞產生氧化應激，在地面模擬微重力（SMG）條件下進行細胞氧化應激的研究具有重要意義。氧化應激中過氧化氫（H2O2）濃度可發生異常，開發一種H2O2的可視化監測方法具有意義，但模擬微重力實驗需要在特殊的儀器中進行，需要快速簡便的檢測方法來簡化實驗過程；另一方面，由于失重環境對生命體造成的影響具有累積效應，長期多時間點的監測需求必不可少。因此探索一種能夠用于在SMG下對活細胞氧化應激中內源性H2O2進行快速檢測和長期監測的可視化方法具有重要意義。
圖1. 利用AIE探針對模擬微重力下內源性H2O2進行監測的示意圖。
聚集誘導發光（AIE）材料/探針具有光穩定性好、免洗等優點，與模擬失重效應的長期快速監測需求契合。北京理工大學鄧玉林教授和黎朝特別副研究員與香港中文大學（深圳）唐本忠院士合作，設計并合成了具有線粒體靶向性和H2O2響應性的AIE熒光體（AIEgen）ASCPB，ASCPB有著優異的H2O2響應特性，其檢測限低至145 nmol/L（圖2）。在確認了ASCPB擁有良好的ROS/RNS選擇性、出色的長期（48 h）染色條件下生物相容性及多次掃描仍保持較高熒光信號的光穩定性后，研究人員將ASCPB提前加入到細胞中并開始為期48 h的模擬微重力實驗。利用AIEgen光穩定性高且無需漂洗的特點，研究人員對同一個樣品分別進行了6 h、24 h和48 h的監測，從而達到減少不同樣品之間差異性的目的。得益于ASCPB的線粒體靶向性與ACP的疏水聚集效應，整個體系實現了對活細胞在SMG下內源性H2O2的從紅色到綠色熒光發射的雙色長期成像（圖3）。通過對照組與模擬微重力組雙通道信號的比值，可以快速觀察到所有時間點下U87-MG 細胞內源性H2O2水平均有上升，其中48 h的結果最為顯著，表明SMG下細胞產生了明顯的氧化應激損傷。同時，三個時間點H2O2水平的變化趨勢分別表現出了細胞在面對模擬失重環境時產生的短期應激、自適應性與長期累積效應，體現出了聚集誘導發光技術在模擬空間環境下監測生物效應的潛在優勢。
圖3. ASCPB對模擬微重力下U87-MG細胞內源性H2O2的雙色長期成像。
原文鏈接：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927322005564
