分子在细胞膜以及亚细胞结构上的吸附和传输行为探测既是重要的生物物理基础研究，也支撑很多应用研究，例如抗癌药物或其它生物功能分子的设计与性能分析等。传统的实验方法将细胞裂解后检测分子的摄取效率，或者间接探测细胞液中分子的信号以评估它们与细胞膜的相互作用过程，存在实验过程较复杂，难以反映完整活细胞上的分子动力行为等欠缺。

二次谐波方法由于其具有表界面选择性和灵敏性，已被广泛用于研究分子的界面动力学行为，例如实时探测分子在磷脂双分子层上的吸附和跨膜转运等。哈尔滨工业大学（深圳）理学院干为教授（点击查看介绍）团队的前期研究表明，可以结合二次谐波和双光子荧光研究一些药物和染料分子在脂质体表面的动力学行为（Mater. Today Phys., 2019, 9, 100092-100092; J. Phys. Chem. B, 2019, 123, 3756-3762.），得到更为准确和丰富的界面分子密度和动力学信息。近期，该团队与清华大学和本校的一些团队进行合作，通过二次谐波和双光子荧光研究了一种带生色团的正离子D289（4-(4-二甲氨苯乙烯基)-1-甲基碘化吡啶）在人类慢性粒细胞的细胞膜以及亚细胞结构上的动力学行为。揭示了D289在膜表面以及亚细胞结构上的吸附和跨膜传输过程。同时，利用二次谐波成像证实了用该方法探测分子在亚细胞结构上动力学行为的可行性。

对于尺寸接近传统激光显微镜分辨率的亚细胞结构，难以通过其尺寸和形状分辨它们的类别，想要研究其膜表面的分子动力学行为则更为困难。此项研究表明，基于二次谐波的表界面敏感性和生色团分子的双光子荧光信号随界面密度和化学环境变化的特点，这些信息可以根据其表面光谱信号的动态变化来直接获取，从而为此类研究提供了一种更为简便的方法。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是哈尔滨工业大学（深圳）博士黎必非。

来源：X-MOL