Monitoring the effects of chemical stimuli on live cells with metasurface-enhanced infrared reflection spectroscopy.
Monitoring the effects of chemical stimuli on live cells with metasurface-enhanced infrared reflection spectroscopy.
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DOI：
10.1039/d1lc00580d
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发表时间：
2021-10-12
期刊：
影响因子：
6.1
通讯作者：
Shvets G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Huang SH;Li J;Fan Z;Delgado R;Shvets G
红外光谱在生物材料分析中有着广泛的应用。最近的发展是使用工程纳米结构-等离子体超颖表面-作为超颖表面增强红外反射光谱（MEIRS）的基底。在这里，我们证明了等离子体元表面的强场增强使得MEIRS能够作为用于实时监测细胞的高度信息化的分析技术使用。通过将在等离子体元表面上培养的活细胞暴露于化合物，我们表明MEIRS可用作无标记表型测定，用于检测对外部刺激的多种细胞反应：细胞形态，粘附和细胞膜的脂质组成的变化，以及细胞内信号传导。使用焦平面阵列检测系统，我们表明，MEIRS也使光谱化学成像在单细胞水平。所描述的基于超表面的全光学传感器开辟了用于活细胞的可扩展的高通量光谱测定的道路。等离子体元表面用于活细胞的增强红外光谱。实时细胞胰蛋白酶消化和胆固醇消耗的反应进行监测，并证明了单细胞光谱化学成像使用的元表面。
Infrared spectroscopy has found wide applications in the analysis of biological materials. A more recent development is the use of engineered nanostructures – plasmonic metasurfaces – as substrates for metasurface-enhanced infrared reflection spectroscopy (MEIRS). Here, we demonstrate that strong field enhancement from plasmonic metasurfaces enables the use of MEIRS as a highly informative analytic technique for real-time monitoring of cells. By exposing live cells cultured on a plasmonic metasurface to chemical compounds, we show that MEIRS can be used as a label-free phenotypic assay for detecting multiple cellular responses to external stimuli: changes in cell morphology, adhesion, and lipid composition of the cellular membrane, as well as intracellular signaling. Using a focal plane array detection system, we show that MEIRS also enables spectro-chemical imaging at the single-cell level. The described metasurface-based all-optical sensor opens the way to a scalable, high-throughput spectroscopic assay for live cells. A plasmonic metasurface is used for the enhanced infrared spectroscopy of live cells. Real-time cellular response to trypsinization and cholesterol depletion is monitored, and single-cell spectro-chemical imaging using the metasurface is demonstrated.
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影响因子：
15
作者：
Brown, Lisa V.;Zhao, Ke;Halas, Naomi J.
通讯作者：
Halas, Naomi J.
影响因子：
16.6
作者：
Adato, Ronen;Altug, Hatice
通讯作者：
Altug, Hatice
DOI：
10.1073/pnas.0907459106
发表时间：
2009-11-17
影响因子：
11.1
作者：
Adato, Ronen;Yanik, Ahmet A.;Altug, Hatice
通讯作者：
Altug, Hatice
DOI：
10.1016/j.bbamcr.2015.07.018
发表时间：
2015-10-01
影响因子：
5.1
作者：
Fale, Pedro L.;Altharawi, Ali;Chan, K. L. Andrew
通讯作者：
Chan, K. L. Andrew
影响因子：
4.3
作者：
Draux, Florence;Jeannesson, Pierre;Sockalingum, Ganesh D.
通讯作者：
Sockalingum, Ganesh D.