暨南大学最新发文：内源性细胞内微透镜的脂滴

受自然的启发，研究人员提出，成熟脂肪细胞中的内源性脂滴可以作为完全生物兼容的微透镜，以加强显微镜成像的能力，以及检测细胞内和细胞外信号。脂质微透镜由扫描光镊精细操作，在细胞内进行实时成像。内源性细胞内微透镜为生物传感、内窥镜成像和单细胞诊断的多功能生物兼容光学工具开辟了一条有趣的途径。

　　

   

   

脂肪细胞内被光学捕获的脂滴聚焦激发光，收集来自细胞骨架的荧光信号，形成放大的荧光图像。

随着实时监测内质变化和快速检测细胞外信号的需求，出现了大量的生物成像方法。在过去的几十年里，光学成像技术取得了巨大的进展，特别是微球辅助技术的出现，它具有出色的信号采集能力，使传统光学显微系统能够实现实时和超分辨率成像。然而，由于目前的微球大多是固体和人工合成材料，其生物相容性非常低。幸运的是，大自然的经验表明，一些生物部件和已经存在的物体可以和光相互作用，并能够发挥与真正的光学元件相同的功能。

在《光科学与应用》新发表的一篇论文中，暨南大学纳米光子学研究所的李宝军教授、张耀教授和李宇超教授，以及意大利应用科学与智能系统研究所(CNR-ISASI)的彼得罗·费拉罗博士领导的研究团队证明，一种自然存在于细胞内的动态结构，可以作为细胞内微透镜，实时监测亚细胞结构和检测细胞外信号。脂滴呈球形，折射率高于细胞质和周质，表现出透镜效应，使激发光和荧光信号有效收敛(图1)。

为了实现亚细胞结构的细胞内成像，脂质微透镜以接触方式工作，脂质微滴大大提高了发射荧光信号的收集效率。因此，荧光成像所需的激发功率可降低高达73%。在扫描光镊子的驱动下，脂滴可以移动到细胞内，对活细胞中的微丝、溶酶体和腺病毒进行增强的细胞内荧光成像(图2)。此外，由于脂滴与细胞质的折射率对比，脂质微滴的长焦距可以将荧光增强策略扩展到非接触模式，增加脂质微透镜成像和检测的工作距离。在非接触模式下，激发光被脂滴高度聚集，增强细胞周围细胞外环境的荧光强度。在实验中，脂质微透镜实现了对细胞外液中癌细胞荧光信号的高效检测(图3)。

脂滴的透镜效应有望应用于生物传感、内窥镜分析和单细胞诊断等完全生物兼容的微型化工具。脂滴作为细胞内微透镜的使用也为设计和构建多种内源性光子器件提供了机会。

文章标题

Lipid droplets as endogenous intracellular microlenses