单细胞內药物分布的扫描探针研究

Due to the lack of valid technology to measure the medicine distribution in one cell precisely, we still failed to deeply reveal the medicine-mediated cell protection in molecular level. We have been revealed plasmonic effect on nano structurand, and analysised the concentration of a medicine by Raman spectroscopy in previous study. In this proposal, we will study the method based on the scanning probe microscopy, combining both the atomic force microscopy and the Raman spectroscopy to measure the distribution of the medicine in a single cell. The main targets of this proposal are developing a scanning probe technique to enhance the detect sensitivity of medicine with cell-structure level space resolution, getting the distribution information of hydrogen sulfide (H2S) in the myocardial cell and obtaining the specific binding site for the H2S in cardiomyocytes. If the goal of this proposal is achieved, it will be possible to reveal the mechanisms of H2S-mediated cardiac protection in the molecular level. More importantly, this novel technique might be used to the other medicines to explore their distinguishing iatrology mechanisms.

由于检测技术所限，迄今为止尚无好的方法能够精确检测到药物在单细胞中的分布。随着扫描探针高空间分辨率及其与拉曼光谱相结合的研究进展，使该检测成为可能。我们前期用拉曼光谱已揭示了纳米尺度物质的表面等离激元与光场之间的相互作用，并且基于此尝试了对药物浓度的研究。本项目拟以扫描探针为研究重点，结合原子力显微镜、拉曼光谱等技术，研究药物在细胞水平的分布和作用机制。本研究拟以研究硫化氢的供体药物- - -硫氢化钠对缺血性心肌细胞的保护作用为切入点，寻找能增强药物分子探测灵敏度和具有纳米级分辨细胞结构的扫描探针；建立使用扫描探针和光谱学特性，分析药物在单个心肌细胞內分布的实验体系；获得药物在单细胞內不同细胞器的分布及其特异性结合位点。从而达到从细胞水平进一步揭示硫化氢对缺血心肌的保护机制。该研究如能获得成功，将会推进药物在细胞水平的作用机制的研究，并为寻找新的药物靶点开辟一种便捷、精准的新方法。

由于检测技术所限，迄今为止尚无好的方法能够精确检测到药物在单细胞中的分布。随着扫描探针高空间分辨率及其与拉曼光谱相结合的研究进展，使该检测成为可能。本项目采用拉曼光谱揭示了纳米尺度物质的表面等离激元与光场之间的相互作用，并且基于此尝试了对药物浓度的研究。本项目进一步以扫描探针为研究重点，结合原子力显微镜、拉曼光谱等技术，研究药物在细胞水平的分布和作用机制。用光纤拉曼光谱仪的方法与原子力显微镜进行有效结合，解决光纤收集头与原子力显微镜精细扫描平台的结合问题。确定了针尖与细胞接触的压力与增强效应之间的关系。建立了使用扫描探针和光谱学特性分析硫化氢在单个心肌细胞內分布的实验体系。本项目的完成推进药物细胞水平的研究，并为寻找药物靶点开辟一种便捷、精准的新方法。