利用1H核磁共振（1H NMR）和细胞外信号抑制技术，对活细胞内的代谢过程进行实时无针对性监测

《Journal of the American Chemical Society》：Real-Time Untargeted Monitoring of Intracellular Metabolism in Live Cells Using 1H NMR and Extracellular Signal Suppression

NMR光谱技术在活细胞原子级现象观测中具有理想适用性，但细胞外基质信号干扰严重制约了非靶向1H NMR检测。本研究开发ExSS-NMR技术，通过α-Fe?O?纳米棒实现细胞外信号抑制（600MHz时抑制倍数达348倍，900MHz时15737倍），保持细胞活性前提下，使活细胞内非靶向1H NMR信号检测成为可能，并成功应用于HepG2细胞中代谢组学（1分钟时间分辨率）、线粒体功能监测、脂滴原生态表征及外源物质摄取研究，且技术兼容多种贴壁人源细胞系。

　　

核磁共振（NMR）光谱技术非常适合用于观察活细胞中的原子级现象。然而，使用非靶向的、高灵敏度的¹H NMR技术来测量细胞内信号时，会受到来自细胞外介质的强烈信号干扰，从而影响测量结果。为了解决这一限制，我们开发了一种名为“细胞外信号抑制（ExSS）-NMR”的技术，这是一种能够在细胞内实时检测¹H NMR信号的方法。该技术主要利用一种T₂弛豫化合物（α-Fe₂O₃纳米棒）来抑制细胞外信号：在600 MHz频率下抑制效果达到348倍，在900 MHz频率下达到15,737倍，且不会对细胞活力产生任何可检测的影响。我们展示了该技术在以下方面的应用潜力：高时间分辨率的代谢组学研究、线粒体功能/功能障碍监测、天然状态下脂滴的表征，以及HepG2细胞对外来物质的吸收研究。同时，我们还证明了该技术适用于来自大脑、乳腺和前列腺的贴壁人类细胞系，表明其能够为多种类型的细胞提供新的研究见解。