案例學(xué)習(xí)：實(shí)驗(yàn)室研究工作
SECM - 掃描電化學(xué)顯微鏡
在命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
由Markus Hoth教授領(lǐng)導(dǎo)的德國薩爾大學(xué)生物物理系，是專門致力于人類免 疫系統(tǒng)基本機(jī)制研究的團(tuán)隊(duì)，其中電化學(xué)是該項(xiàng)研究中常用的方法之一。在2012年至2020年，Monika Bozem博士擔(dān)任該部門電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的負(fù)責(zé)人。她的團(tuán)隊(duì)專注于生物物理學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)、電化學(xué)和免 疫學(xué)的交叉研究。由于電化學(xué)方法在多種實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的特異性和敏感性，它被證明是檢測(cè)生物系統(tǒng)中分析物濃度非常有價(jià)值且通用的方法。HEKA ElProScan系統(tǒng)是一種支持掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)、掃描離子電導(dǎo)顯微鏡(SICM)等技術(shù)的電化學(xué)掃描平臺(tái)，目前已被成功的應(yīng)用于生命科學(xué)樣本，特別是單細(xì)胞的研究當(dāng)中。
課題挑戰(zhàn)
該實(shí)驗(yàn)室的課題研究重點(diǎn)是免 疫和其他生理及病理過程中的氧化還原調(diào)節(jié)。 這涉及到人和小鼠原代單個(gè)活細(xì)胞代謝中信號(hào)通路的研究和細(xì)胞間(旁分泌)通信的分析。 為了完成相關(guān)的課題研究，實(shí)驗(yàn)人員需要一種無創(chuàng)性的方法通過目視直接控制和選擇健康的細(xì)胞樣本進(jìn)行研究。此外他們希望這些操作與熒光成像相結(jié)合，來獲得在細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)分子濃度檢測(cè)的補(bǔ)充結(jié)果。
解決方案
ElProScan ELP-3掃描電化學(xué)顯微鏡能夠在單細(xì)胞水平上解決以上實(shí)驗(yàn)所面臨的挑戰(zhàn)。ELP-3的定位系統(tǒng)安裝在一個(gè)裝有CCD攝像機(jī)的倒置顯微鏡上，并通過軟件完全同步控制。 這使得ELP-3系統(tǒng)成為研究生物樣本的理想配置。
SECM實(shí)驗(yàn)是將一個(gè)微小的電極放置在待測(cè)樣品上方約1μm處， 通過記錄感應(yīng)距離內(nèi)的電流變化，有效的獲取待測(cè)樣本中具有電活性物質(zhì)的含量信息以及單細(xì)胞或者團(tuán)簇細(xì)胞的表面形貌圖像。
這種方法經(jīng)證明對(duì)檢測(cè)樣本中隨時(shí)間和空間位置不同而產(chǎn)生或降解的物質(zhì)分布具有非常重要的意義。例如，研究單細(xì)胞產(chǎn)生的胞外H2O2，它被認(rèn)為是氧化還原信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的主要信息傳遞者。
實(shí)驗(yàn)效果
德國薩爾大學(xué)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室利用ElProScan系統(tǒng)在單個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞膜上特異性檢測(cè)生理?xiàng)l件下 H2O2的產(chǎn)生和代謝，該方法能夠在nM濃度范圍內(nèi)長期、穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)H2O2的動(dòng)態(tài)變化。PotMaster軟件能夠創(chuàng)建自定義協(xié)議，為特定的實(shí)驗(yàn)和在同一培養(yǎng)皿中對(duì)不同細(xì)胞的連續(xù)測(cè)量提供靈活性極高的編程設(shè)計(jì)。除了SECM，該團(tuán)隊(duì)也同時(shí)使用ELP系統(tǒng)進(jìn)行了掃描離子電導(dǎo)顯微鏡 (SICM)的實(shí)驗(yàn)，通過納米玻璃吸管對(duì)單個(gè)細(xì)胞表面的形貌進(jìn)行成像分析。
在與HEKA的密切合作中，Bozem博士的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)ElProScan系統(tǒng)的軟件和硬件已經(jīng)完全適并通過提供使用經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)程序的改進(jìn)，這些努力和投入對(duì)快速發(fā)展的電化學(xué)-生命科學(xué)研究領(lǐng)域非常重要。 Bozem博士的團(tuán)隊(duì)目前已受益于ElProScan系統(tǒng)的以下獨(dú)特性能:
1. 精密的微調(diào)定位系統(tǒng)，允許電極在樣品(如細(xì)胞)上方或表面進(jìn)行可靠和可重復(fù)的定位。
2. 內(nèi)置的顯微鏡集成在軟件中，它不是一個(gè)單獨(dú)的工具，而是ELP-3系統(tǒng)不可分割的組成部分，因此能夠流暢的完成對(duì)單個(gè)細(xì)胞的觀察
3. 對(duì)同一個(gè)樣本可進(jìn)行SECM掃描電化學(xué)顯微鏡和SICM掃描離子電導(dǎo)顯微鏡兩種測(cè)試
4. 攝像頭可由該軟件同步控制，并能夠進(jìn)行細(xì)胞的熒光圖像采集
5. 軟件具有多種儲(chǔ)存、回放和分析數(shù)據(jù)的方法
6.可擴(kuò)展編輯系統(tǒng)配置文件，以適應(yīng)不斷變化的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
專家語錄
“ElProScan對(duì)單細(xì)胞研究的高精度和方法多樣化使其成為我們實(shí)驗(yàn)室依賴的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 適應(yīng)和改進(jìn)我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)置一直都能夠通過與HEKA的密切合作實(shí)現(xiàn)?！?nbsp;
“我們的研究旨在檢測(cè)人類單核細(xì)胞和HEK-293細(xì)胞系中H2O2的產(chǎn)生和分布。 利用HEKA 的ElProScan系統(tǒng)，我們可以將SECM與熒光測(cè)量相結(jié)合，同時(shí)研究單細(xì)胞細(xì)胞外(SECM)和細(xì)胞內(nèi)（熒光定量）的動(dòng)態(tài)過程。 事實(shí)證明，這對(duì)實(shí)現(xiàn)我們的研究目標(biāo)十分有利?！?
---Dr. Monika Bozem, 高 級(jí)研究員，生物物理系電化學(xué)部負(fù)責(zé)人，薩爾大學(xué)(德國)
END
豪沃生物科技（上海）有限公司
地址：上海市長寧區(qū)江蘇路121號(hào)中西大廈8C室
聯(lián)系電話 ：(+86) 21 6226 0239
公司網(wǎng)址：http://www.harvardbioscience.com.cn
電子郵件：APAC_sales@harvardbioscience.com
滬公網(wǎng)安備 31010502003083號(hào)
