新型荧光微球直接成像技术在组织灌注定量检测中的突破性应用

推荐：本研究针对传统荧光聚苯乙烯微球(MS)灌注检测方法成本高、信号损失大等问题，开发了基于纤维素滤膜(CELL)的直接成像新方案。通过对比聚碳酸酯滤膜(PCTE)与CELL的性能，证实新方法灵敏度提升11-13倍，检测限显著降低，且避免使用致畸剂2-乙氧基乙酸酯(2-EEA)。该成果发表于《Sensing and Bio-Sensing Research》，为心血管疾病研究提供了更经济安全的灌注测量工具。

　　

在心血管疾病研究中，组织灌注测量是评估缺血性病变的关键技术。当前临床主要依赖CT、MRI和核医学成像，但这些方法需通过微球(MS)校准。传统荧光MS检测需经历复杂处理流程：先通过聚碳酸酯滤膜(PCTE)捕获MS，再用2-乙氧基乙酸酯(2-EEA)溶解微球释放荧光染料，最后通过荧光计读数。这种方法不仅成本高昂，还存在MS丢失风险，且2-EEA作为致畸剂存在安全隐患。更棘手的是，PCTE滤膜与组织样本间的相互作用会导致信号衰减，造成灌注低估。

为解决这些痛点，Michael B. Nelappana团队创新性地提出直接成像方案。研究人员选用直径10-15μm的荧光柿子红MS，比较了PCTE与纤维素滤膜(CELL)的性能差异。通过环境扫描电镜(ESEM)观察发现，CELL的粗糙纤维结构能更有效捕获MS，而PCTE的光滑表面易导致MS聚集。实验采用猪肌肉组织(POR)模拟真实样本，通过6M KOH消化后，分别用两种滤膜过滤，并采用IVIS光谱成像系统直接测量滤膜上的MS荧光。

关键技术包括：1) 建立MS浓度梯度(0-5000个/样本)验证灵敏度；2) 光谱分离技术消除组织自发荧光干扰；3) 使用Millipore玻璃过滤装置标准化流程；4) 通过ANCOVA统计模型分析滤膜类型与样本类型的交互效应。

研究结果揭示：

1. 1.

   滤膜特性比较：ESEM显示CELL的纤维结构使MS分散更均匀，而PCTE上MS呈波浪状聚集。定量分析证实CELL使信号增强11-13倍，因不透明特性减少光子损失。

2. 2.

   标准荧光法的局限：传统方法中POR样本信号显著降低(p<0.001)，尤其PCTE组出现明显信号衰减，推测是滤膜降解导致蛋白释放干扰测量。

3. 3.

   直接成像优势：新方法检测限达156-312个MS，优于传统400个的"经验阈值"。CELL组R²=0.9901显著优于PCTE的0.7726，且无需化学爆破步骤。

4. 4.

   成本效益分析：新方案节省28-51%成本，主要来自滤膜(CELL单价0.245vsPCTE2.56)和省略专用耗材。移除2-EEA还降低了实验室安全风险。

讨论部分强调，该技术突破有三重意义：首先，CELL滤膜的信号放大效应使低灌注区域检测成为可能；其次，光谱分离技术成功解决了组织自体荧光干扰这一行业难题；最后，简化的工作流程更适应高通量研究需求。作者特别指出，虽然灵敏度略高于Polissar等提出的200MS理论下限，但实际应用中仍建议保持400MS的冗余设计。

这项发表于《Sensing and Bio-Sensing Research》的研究，不仅为心血管疾病模型提供了更精准的灌注测量工具，其滤膜选择策略和直接成像理念还可拓展到其他示踪剂研究领域。未来工作将聚焦于多色MS体系的验证，以及该技术在心肌梗死模型中的实际应用评估。