铜硫酸盐淬灭脱细胞植物支架自发荧光提升组织工程成像质量的研究

本研究针对植物源性脱细胞支架在组织工程应用中自发荧光干扰荧光成像的关键问题，系统评估了铜硫酸盐(CS)、氯化铵(AC)和硼氢化钠(SB)三种淬灭剂的处理效果。研究人员通过光谱扫描发现皮革叶荚蒾、菠菜和欧芹支架在Hoechst(405 nm)和FITC(488 nm)通道存在显著自发荧光重叠，证实0.1 M CS处理20分钟可稳定降低46%背景信号且不影响力学性能，为血管移植物等组织工程应用提供了可靠的成像优化方案。

　　

在再生医学领域，小口径血管移植物始终面临血栓形成、内膜增生和长期通畅率低等临床挑战。传统合成移植物难以模拟天然血管的动态生物学特性，而脱细胞支架虽能保留细胞外基质结构，却存在免疫原性和成像干扰等问题。近年来，植物源性支架因其独特的维管状结构和成本优势崭露头角，但木质素、叶绿素等成分产生的自发荧光严重干扰Hoechst和FITC等常用荧光标记的成像效果，阻碍了细胞行为观察和支架整合评估。

针对这一技术瓶颈，国外研究团队在《Annals of Biomedical Engineering》发表的研究中，系统比较了三种化学淬灭剂对植物支架自发荧光的抑制效果。通过光谱扫描技术，研究人员首先量化了皮革叶荚蒾脱细胞支架在405-640 nm波段的荧光干扰特征，随后采用浓度梯度实验评估了铜硫酸盐(CS)、氯化铵(AC)和硼氢化钠(SB)的处理效果。研究创新性地引入机械性能测试和内皮细胞(EC)活性检测，全面考察了淬灭处理对支架功能的影响。

关键技术方法包括：(1)采用2%十二烷基硫酸钠对三种植物叶片进行72小时脱细胞处理；(2)使用共聚焦显微镜在20倍放大下采集Hoechst、FITC和633 nm通道的Z-stack图像；(3)通过单轴拉伸试验测定处理前后支架的拉伸强度和弹性模量；(4)采用活/死细胞染色法评估淬灭剂对EC存活率的影响。

自发荧光与光谱特征

光谱分析显示脱细胞后的皮革叶荚蒾支架在405 nm和488 nm激发光下存在显著自发荧光，与Hoechst和FITC发射光谱严重重叠。而在561 nm和640 nm通道，荧光干扰明显减弱，这为后续淬灭剂选择提供了重要依据。

淬灭剂效果比较

CS在所有测试通道中表现最优，0.1 M浓度处理20分钟可使Hoechst通道信号降低26%，FITC通道降低46%。AC和SB虽在远红通道(633 nm)有一定效果，但对核染色通道的改善有限。值得注意的是，CS的淬灭效果在24小时内保持稳定，这对长期成像研究至关重要。

跨物种适用性验证

在菠菜和欧芹支架中，CS同样展现出最佳淬灭性能，证实该方法具有普适性。机械测试表明各处理组支架的拉伸强度和弹性模量均无显著变化，说明淬灭过程不会损害支架结构完整性。

细胞成像与生物相容性

CS处理显著提升了EC和平滑肌细胞(SMC)核染色的清晰度，但细胞毒性分析显示0.1 M CS会使皮革叶荚蒾和欧芹支架上的EC存活率分别降至63%和76%，而在菠菜支架中仍保持93%。这表明CS更适合固定后成像，活细胞研究可考虑改用AC或SB。

该研究确立了CS作为植物源性支架自发荧光淬灭的金标准，解决了制约这类材料在组织工程中应用的成像难题。虽然CS的细胞毒性提示其更适用于终端检测而非动态培养观察，但该方法为血管移植物等植物基生物材料的质量评估提供了可靠工具。特别值得注意的是，不同植物支架对CS的耐受性差异反映了材料组成对生物相容性的影响，这一发现将指导后续支架优化工作。研究团队建议未来探索更多淬灭剂组合，并开发针对活细胞研究的低毒处理方案。