【分析】基于石墨烯水凝胶的ECL传感器对骨骼肌细胞表面GLUT4表达水平分析学术资讯

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电极表面附近存在的一些活性物质，在一定电压下电解激发，然后形成激发态，当激发态跃迁回到基态时，如果以发光的方式释放能量，便会产生电致化学发光现象（Electrochemiluminescence，ECL）。ECL将化学发光与电化学技术相结合，现已发展成为一种非常实用的分析技术，并在药物分析、免疫传感、细胞检测等领域得到广泛应用。近日，南京大学陈子轩副研究员和安徽大学金葆康教授利用石墨烯水凝胶作为ECL检测平台，对骨骼肌细胞（HSMC）表面葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）表达水平进行分析的方法。

ECL是一种研究细胞表面受体的理想方法。然而，由于细胞在常规电极表面存在空间位阻，只有分布在细胞边缘与电极接触处的ECL探针才能产生ECL，这增加了分析细胞表面受体的难度。在他们之前的工作中（Anal. Chem., 2018, 90, 4801-4806），使用了通透性壳聚糖薄膜来增加细胞和电极之间的空间。结果表明，通透性基底对消除细胞在电极上的空间位阻至关重要。然而，壳聚糖的导电性较差，标记在细胞下表面的ECL探针不能被激发产生ECL。为了解决这一问题，他们使用具有通透性和导电性的石墨烯水凝胶（GH）作为基底电极。HSMC细胞首先进行碳点（CDs）修饰，然后通过GH电极上的葡萄糖转运蛋白1抗体（GLUT1-Ab）与HSMC细胞表面葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）的特异性结合作用将细胞捕获到GH表面。电化学反应发生时，本体溶液中共反应剂K2S2O8扩散进出GH内，并参与细胞下表面CDs的ECL反应。由于CDs靶向修饰到细胞表面的GLUT4上，因此细胞表面大约一半的GLUT4可以得到检测。分析结果表明，平均每个HSMC细胞表面大约表达1.88 × 105个GLUT4分子。此外，HSMC细胞在受到胰岛素刺激后，细胞表面GLUT4的表达平能够提高2.3倍。

此项工作表明通透性导电基底能够克服细胞的空间位阻，并能诱发细胞-电极接触界面上电活性物质的反应，为细胞下表面的电化学事件的研究提供了新的思路。

文章的第一作者为2015博士生刘根（安徽大学），金葆康教授（安徽大学）和陈子轩副研究员（南京大学）为文章的共同通讯作者。这一研究成果发表于Analytical Chemistry上。

Electrochemiluminescence Investigation of Glucose Transporter 4 Expression at Skeletal Muscle Cells Surface Based on a Graphene Hydrogel Electrode

Gen Liu, Cheng Ma, Bao-Kang Jin, Zixuan Chen, Fa-Liang Cheng and Jun-Jie Zhu

Anal. Chem., 2019, 91, 3021–3026, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05340

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