实时可视化细胞的分支

在最近发表在《细胞外囊泡杂志》上的一项研究中，金泽大学的研究人员使用高速显微镜捕捉细胞释放的纳米囊的动态。小细胞外囊泡(sEV)是由细胞释放的小囊，用于将化学信使传递给其他细胞。由于sEV与生物组织相容，它们正在作为纳米药物的载体进行研究。然而，生理压力(例如温度变化)对sEV结构的影响尚不清楚。由金泽大学的RichardWong和KeesiangLim领导的研究小组现在已经使用一种先进的显微镜形式实时阐明这些变化。

我们体内的温度、酸和盐含量会随着疾病等因素而波动。因此，用于药物开发的sEV研究需要更深入地了解压力环​​境如何影响囊泡的结构。在他们的研究中，该团队首先从细胞中分离出sEV。接下来，使用一种称为高速原子力显微镜(HS-AFM)的技术，sEV的结构被揭示为球形或椭圆形。HS-AFM还使研究人员能够在不破裂或损坏囊泡膜的情况下准确测量sEV的大小。

温度变化对sEV的影响是第一个评估的参数。在高于正常体温(37°C)的温度下，囊泡会出现形状变形以及膜失去弹性。另一方面，sEV在寒冷条件下(4°C)有效释放任何内部物质的能力降低。

然后，研究人员研究了pH(酸水平)对sEV的影响。血液的生理pH值是7.4。pH值小于7表示酸性条件，大于7的则称为碱性。sEV似乎在酸性条件(pH4)中保持其形状，但在碱性条件(pH10)中它们会变形。然而，在pH值为4时，sEV的尺寸较小，表明它们的内部内容物已经丢失。

现在，浓度为0.15M的盐水平(称为渗透压)是健康的。然而，渗透压的变化会对细胞产生不利影响。随着条件逐渐改变，我们发现sEV的球形特性在高盐浓度(1.8M)下会降低，但在低浓度(0M)下似乎保持完好。一段时间后，高渗透条件下的囊泡出现膜破裂。

了解这些动力学对于将sEV配制成不同疾病条件下的药物辅助药物是必不可少的。本研究将HS-AFM确立为一种有用的工具，用于实时描述sEV在各种生理条件下的变化。“总之，我们的研究证明了HS-AFM用于纳米粒子结构表征和评估的可行性，”该团队总结道。

小细胞外囊泡(sEV)是含有蛋白质、DNA或细胞释放的代谢物等化学物质的囊。sEV通常扮演信使的角色，然后将这些化学物质运送到邻近或远处的细胞。因此，它们的形状、大小和弹性对于sEV的正常运行非常重要。例如，膜弹性降低的sEV可能无法有效释放其内容物。

sEV的尺寸通常小于200nm，并在非常小的分子周围摆渡。因此，正在研究它们在递送纳米药物/疫苗或用于诊断的化学品方面的潜在作用。因此，sEV在不同生理压力下的物理特性对于了解它们在不同组织和疾病条件下的行为非常重要。

传统的AFM是一种显微镜，它利用在分子表面掠过的尖杆来描绘它们的形貌。当杠杆四处移动时，它会传输有助于创建分子结构图像的信号。然而，AFM中发射信号的速率太低，无法捕获任何动态变化。另一方面，HS-AFM可以更快地扫描分子，从而可以实时获取图像。甚至可以准确捕获分子结构的微小变化。