博清生物荧光计在细胞功能研究中活性氧(ROS)的定量检测应用

Aug,31,2026 << Return list

YQG-01X开盖.png

活性氧包括过氧化氢、超氧阴离子、羟基自由基等多种物质,主要来源于线粒体呼吸链、NADPH 氧化酶等通路。生理条件下ROS作为第二信使参与细胞增殖、分化、免疫应答信号调控;当外界药物、毒物、缺氧刺激下ROS大量累积,会诱发脂质过氧化、DNA损伤、线粒体功能紊乱,进一步启动细胞凋亡、焦亡等程序性死亡通路。因此精准定量胞内ROS水平,是解析细胞应激响应、化合物药理毒性、疾病细胞模型表型的关键实验环节。

当前ROS主流检测手段包含流式细胞术、荧光显微镜、荧光酶标仪等。流式细胞术可实现单细胞水平分析,但设备成本高,样本前处理繁琐;荧光显微镜侧重形态观察,精确定量能力有限;酶标仪适合多孔板高通量,但部分低丰度样本信号信噪比不足。博清生物科技(南京)有限公司研发的YQG‑01X便携式荧光计采用专用荧光检测光路,支持1‑20μL微量样本检测,双通道荧光采集,5寸触控交互,兼容DCF荧光检测体系,可对细胞裂解上清中DCF荧光信号进行快速读取,弥补传统设备在小样本、低通量科研样本检测中的应用短板,适用于细胞功能研究中ROS批量样本定量分析。

一、材料与方法

(一)仪器与试剂

1、仪器:博清生物YQG‑01X荧光计;CO细胞培养箱;高速冷冻离心机;超净工作台;恒温水浴锅。

2、试剂:DCFH‑DA活性氧荧光探针;HO(ROS 阳性诱导剂);N‑乙酰半胱氨酸 NAC(抗氧化抑制剂);细胞完全培养基;PBS缓冲液;细胞裂解液。

3、细胞模型:选用贴壁培养哺乳动物细胞,设置正常对照组、HO氧化损伤模型组、NAC 预处理保护组。

(二)实验原理

DCFH‑DA本身无荧光,脂溶性分子自由穿透细胞膜,胞内酯酶水解去除乙酸基团生成DCFH,DCFH极性增强被截留于胞质内;胞内ROS将DCFH氧化生成具有绿色荧光的DCF,DCF激发波长485nm,发射波长525nm,荧光强度与胞内ROS含量呈正相关。收集细胞并裂解,取上清样本置于博清生物荧光计专用PCR管中,设置对应激发、发射参数采集荧光读数,扣除空白本底后计算各组相对ROS水平。

计算公式:相对ROS水平=(样本荧光值‑空白荧光值)/(正常对照组荧光值‑空白荧光值)×100%

(三)实验步骤

1、细胞铺板与处理:细胞接种培养,待生长至合适汇合度;分组设置对照组、HO损伤组、NAC预处理 + HO干预组,按照实验方案进行药物刺激处理。

2、DCFH‑DA探针孵育:弃培养基,PBS清洗细胞,加入稀释后的DCFH‑DA工作液,37避光孵育20‑30min,PBS充分洗涤去除未进入细胞的游离探针,全程避光操作,防止探针光氧化淬灭。

3、细胞裂解获取样本:加入细胞裂解液充分裂解细胞,离心去除细胞碎片,吸取上清作为待测样本。

4、荧光计检测:取5‑15μL待测上清样本加入0.5mL PCR反应管,放入博清生物YQG‑01X荧光计样品槽,设置检测通道匹配DCF荧光信号,5s完成信号读取,记录荧光强度数值;同步设置空白裂解液空白管,消除试剂本底荧光干扰。

5、方法学验证:设置重复样本,计算组内变异系数;设置HO浓度梯度,验证荧光信号随ROS水平升高的线性响应;同时设置无探针细胞样本,扣除细胞自发荧光干扰。

二、结果与分析

(一)博清生物荧光计对DCF荧光信号检测性能

博清生物YQG‑01X荧光计针对DCF荧光信号具备良好响应,微量样本5‑15μL即可完成检测,无需大体积样本,节约珍贵细胞样本。重复样本检测组内变异系数小,检测结果稳定,能够区分梯度浓度DCF标准品荧光信号,线性相关性良好,满足ROS相对定量的实验需求。仪器操作流程简单,无需复杂调试,触摸屏直接读取荧光数值,缩短检测周期,避免探针长时间放置造成荧光淬灭带来的实验误差。

(二)不同处理组细胞ROS相对水平

与正常对照组相比,HO氧化损伤模型组细胞ROS相对水平显著升高,提示外源刺激诱导胞内活性氧大量生成,细胞发生明显氧化应激损伤;经NAC抗氧化剂预处理后,ROS水平较损伤模型组显著回落,证明抗氧化药物有效清除胞内ROS,缓解氧化应激状态。该检测结果与文献报道的氧化应激模型变化趋势一致,博清生物荧光计可清晰捕捉三组样本ROS水平差异,实现细胞氧化应激状态的有效判别。

(三)方法优势与实验注意事项

相较于流式细胞仪,本方案无需制备单细胞悬液,通过细胞裂解上清检测,适合贴壁细胞样本;对比荧光酶标仪,仅需微量样本,适合样本量有限的细胞功能实验。

实验关键控制点:①DCFH‑DA探针易光氧化,孵育、样本制备、检测全程避光;②必须设置空白本底、无探针细胞对照,消除试剂与细胞自发荧光造成假阳性;③探针孵育时间不宜过长,避免探针自身氧化抬高基线;④细胞裂解充分,去除沉淀杂质,防止杂质散射光干扰荧光计检测信号。

三、讨论

ROS介导的氧化应激贯穿细胞增殖、凋亡、衰老、炎症反应等众多生物学过程,精准定量胞内ROS是细胞功能研究的重要技术基础。DCFH‑DA荧光探针法是细胞ROS检测最普遍的技术手段,但是检测设备的性能直接决定数据可靠性。博清生物YQG‑01X荧光计基于固态荧光检测光路,适配DCF荧光检测体系,微量进样、快速读数,兼顾检测灵敏度与操作便捷性,在细胞裂解样本ROS定量中表现出良好重复性。

该方案适用于多种细胞功能研究场景:可用于筛选抗氧化活性化合物,评价药物诱导细胞氧化损伤程度;研究线粒体功能异常状态下活性氧释放水平;解析基因过表达/敲除后细胞氧化应激表型变化。该荧光计不局限于DCFH‑DA体系,也可兼容其他多种荧光探针,拓展至线粒体膜电位、钙离子等其他细胞功能指标的检测,一台仪器实现多类细胞氧化还原相关指标测定,降低实验室设备配置成本。

本方法为相对定量方法,适合组间ROS水平对比分析;若需要绝对浓度标定,可搭配 HO标准品建立标准曲线进行换算。同时实验中需要完善对照设置,规避DCFH‑DA探针非特异性氧化带来的结果偏差,与细胞活力、MDA、SOD等氧化应激相关指标联合验证,提升实验结论严谨性。

博清生物科技(南京)有限公司研发的YQG‑01X荧光计结合DCFH‑DA探针的细胞ROS定量检测方法,能够稳定检测不同处理条件下细胞的活性氧水平,有效识别细胞氧化应激状态。该检测方案样本用量少、检测速度快、操作门槛低,数据重复性佳,可广泛应用于细胞氧化应激、药物毒性评价、细胞功能机制探索等科研工作,为生命科学基础研究提供经济实用的荧光定量检测解决方案。