在細胞生物學研究中,對細胞膜進行熒光標記和示蹤是觀察細胞行為、分析細胞相互作用以及研究細胞遷移和分布的重要手段。DiO (DiOC18(3))作為一種綠色熒光的親脂性膜染料,憑借其染色機制和優(yōu)異的性能,成為細胞膜標記領(lǐng)域的理想選擇。
DiO 是一種親脂性羰花青染料,其在水溶液中熒光較弱,但當嵌入細胞膜后,其熒光強度顯著增強,同時光穩(wěn)定性也得到顯著提升。這種熒光增強效應歸因于 DiO 分子與細胞膜脂質(zhì)雙層的相互作用。DiO 分子具有疏水性,能夠自發(fā)地插入到細胞膜的脂質(zhì)雙層中,并沿著膜平面進行側(cè)向擴散。隨著 DiO 分子在細胞膜中的逐漸擴散,整個細胞膜會被均勻染色,發(fā)出明亮的綠色熒光。
DiO 的熒光信號穩(wěn)定,不易受到光漂白的影響,這使得它在長時間的觀察和檢測中表現(xiàn)出色。此外,DiO 對細胞的毒性極低,通常不會影響細胞的正常生理功能和生存力,適用于活細胞的長期示蹤和觀察。
DiO 最常見的應用是對細胞膜進行標記,以觀察細胞的形態(tài)和行為。在細胞標記實驗中,將細胞與 DiO 染色液混合孵育,DiO 分子會迅速插入到細胞膜中并發(fā)出熒光。通過熒光顯微鏡可以清晰地觀察到細胞膜的輪廓和形態(tài)變化。
DiO 標記的細胞膜熒光信號均勻且穩(wěn)定,能夠長時間保持熒光強度,適用于多種細胞類型,包括貼壁細胞和懸浮細胞。標記后的細胞可以用于后續(xù)的細胞培養(yǎng)、細胞遷移實驗和細胞相互作用研究等。
DiO 被廣泛用于細胞示蹤實驗,特別是在神經(jīng)科學領(lǐng)域。它可以作為正向或逆向的示蹤劑,用于標記和追蹤神經(jīng)元及其突起。在神經(jīng)組織切片或活體動物模型中,DiO 標記的神經(jīng)元可以通過熒光成像技術(shù)進行長期觀察,揭示神經(jīng)元的連接模式、信號傳導路徑以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化。
此外,DiO 還可以用于標記和追蹤其他類型的細胞,如免疫細胞、干細胞和腫瘤細胞等。在體內(nèi)實驗中,DiO 標記的細胞可以通過熒光成像技術(shù)實時觀察其在生物體內(nèi)的分布、遷移和存活情況,為細胞治療、組織工程和腫瘤轉(zhuǎn)移等研究提供重要數(shù)據(jù)支持。
在進行 DiO 染色之前,需要準備好細胞樣本。對于貼壁細胞,可以使用胰蛋白酶消化收集細胞,然后用適當?shù)木彌_液洗滌細胞,去除殘留的培養(yǎng)基成分。對于懸浮細胞,直接收集細胞并進行洗滌。將細胞調(diào)整到合適的濃度,一般為 1×10^5 - 1×10^6 cells/mL,以便于后續(xù)的染色和檢測。
將準備好的細胞與 DiO 染色液混合,DiO 的常用工作濃度為 5 - 20 μM。將混合后的細胞懸液置于 37℃、5% CO? 的細胞培養(yǎng)箱中孵育 5 - 30 分鐘。在孵育過程中,DiO 分子會插入到細胞膜中,產(chǎn)生綠色熒光。孵育時間可根據(jù)細胞類型和實驗需求進行優(yōu)化,以獲得最佳的染色效果。
孵育完成后,用 PBS 輕輕洗滌細胞兩次,去除未結(jié)合的染料。對于需要進行細胞膜標記觀察的樣本,將標記后的細胞接種到培養(yǎng)皿或培養(yǎng)板中,加入適量的培養(yǎng)基,放入細胞培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。對于需要進行細胞示蹤實驗的樣本,將標記后的細胞用于后續(xù)的體內(nèi)或體外實驗。使用熒光顯微鏡進行觀察時,設(shè)置 488 nm 的激發(fā)波長和 500 - 550 nm 的發(fā)射波長檢測通道,收集綠色熒光信號,實現(xiàn)對細胞膜的標記和示蹤。
低細胞毒性:DiO 對細胞的毒性極低,不會顯著影響細胞的正常生理功能,適用于長期的細胞培養(yǎng)和實驗觀察。
良好的細胞膜通透性:DiO 能夠快速穿透細胞膜并插入到脂質(zhì)雙層中,實現(xiàn)對細胞膜的標記。
穩(wěn)定的熒光信號:DiO 嵌入細胞膜后,熒光信號穩(wěn)定,不易受到光漂白的影響,適合長時間的熒光觀察和檢測。
多色熒光標記:DiO 發(fā)出綠色熒光,可與其他發(fā)出不同顏色熒光的染料(如 DiI、DiR)聯(lián)合使用,實現(xiàn)多色熒光標記,為復雜生物過程的研究提供了更全面的視角。
染色濃度優(yōu)化:使用 DiO 時,需根據(jù)細胞類型和實驗需求優(yōu)化染色濃度。濃度過高可能導致細胞膜過度染色或細胞毒性增加,而濃度過低則可能使熒光信號不足。
避光操作:DiO 染料對光敏感,操作過程中應盡量減少樣本的光照時間,以防止熒光淬滅。
背景熒光控制:在染色過程中,需確保染色步驟的規(guī)范性,以減少背景熒光。例如,孵育后應充分洗滌細胞,去除未結(jié)合的染料。
保存條件:DiO 染料應密封保存于干燥、避光的環(huán)境中,避免接觸強光和高溫,以保持其活性和穩(wěn)定性。
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