HEKA EIProScan系統客戶訪談---掃描電化學顯微鏡在生命科學領域的應用

日期：2025-04-30 09:34

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摘要：案例學習：實驗室研究工作 SECM--掃描電化學顯微鏡在生命科學領域的應用

案例學習：實驗室研究工作

SECM - 掃描電化學顯微鏡

在命科學領域的應用

由Markus Hoth教授領導的德國薩爾大學生物物理系，是專門致力于人類免疫系統基本機制研究的團隊，其中電化學是該項研究中常用的方法之一。在2012年至2020年，Monika Bozem博士擔任該部門電化學實驗的負責人。她的團隊專注于生物物理學、生理學、生物化學、電化學和免疫學的交叉研究。由于電化學方法在多種實驗環境下的特異性和敏感性，它被證明是檢測生物系統中分析物濃度非常有價值且通用的方法。HEKA ElProScan系統是一種支持掃描電化學顯微鏡(SECM)、掃描離子電導顯微鏡(SICM)等技術的電化學掃描平臺，目前已被成功的應用于生命科學樣本，特別是單細胞的研究當中。

課題挑戰

該實驗室的課題研究重點是免疫和其他生理及病理過程中的氧化還原調節。這涉及到人和小鼠原代單個活細胞代謝中信號通路的研究和細胞間(旁分泌)通信的分析。為了完成相關的課題研究，實驗人員需要一種無創性的方法通過目視直接控制和選擇健康的細胞樣本進行研究。此外他們希望這些操作與熒光成像相結合，來獲得在細胞外或細胞內分子濃度檢測的補充結果。

解決方案

ElProScan ELP-3掃描電化學顯微鏡能夠在單細胞水平上解決以上實驗所面臨的挑戰。ELP-3的定位系統安裝在一個裝有CCD攝像機的倒置顯微鏡上，并通過軟件完全同步控制。這使得ELP-3系統成為研究生物樣本的理想配置。

SECM實驗是將一個微小的電極放置在待測樣品上方約1μm處，通過記錄感應距離內的電流變化，有效的獲取待測樣本中具有電活性物質的含量信息以及單細胞或者團簇細胞的表面形貌圖像。

這種方法經證明對檢測樣本中隨時間和空間位置不同而產生或降解的物質分布具有非常重要的意義。例如，研究單細胞產生的胞外H2O2，它被認為是氧化還原信號轉導通路的主要信息傳遞者。

實驗效果

德國薩爾大學電化學實驗室利用ElProScan系統在單個細胞的細胞膜上特異性檢測生理條件下 H2O2的產生和代謝，該方法能夠在nM濃度范圍內長期、穩定的監測H2O2的動態變化。PotMaster軟件能夠創建自定義協議，為特定的實驗和在同一培養皿中對不同細胞的連續測量提供靈活性極高的編程設計。除了SECM，該團隊也同時使用ELP系統進行了掃描離子電導顯微鏡 (SICM)的實驗，通過納米玻璃吸管對單個細胞表面的形貌進行成像分析。