脂滴作为内源性细胞内微透镜

随着实时监测内质变化和快速检测细胞外信号的需求，已经开发了大量的生物成像方法。在过去的几十年里，光学成像取得了巨大的进步，特别是随着微球辅助技术的出现，这些技术具有出色的信号收集能力，能够使用传统的光学显微系统进行实时和超分辨率成像。然而，由于目前策略中的大多数微球都是固体和人工合成材料，因此它们的生物相容性非常低。幸运的是，大自然的教训表明，一些生物成分和已经存在的物体可以与光相互作用，并能够发挥与真实光学元件相同的功能。

在新近发表于Light Science & Application的一篇论文中，由中国暨南大学纳米光子研究所的李宝军、张耀和李玉超教授和应用科学研究所 CNR-ISASI 的 Pietro Ferraro 博士领导的研究团队和的智能系统公司证明，脂滴是一种天然存在于细胞中的动态结构，可以充当细胞内微透镜，用于实时监测亚细胞结构和检测细胞外信号。具有球形形状和高于细胞质和周质的折射率，脂滴表现出透镜效应，以有效地会聚激发光和荧光信号(图 1)。

为了实现亚细胞结构的细胞内成像，脂质微透镜以接触模式工作，其中脂滴大大提高了发射荧光信号的收集效率。因此，荧光成像所需的激发功率可降低多达 73%。在扫描光镊的驱动下，脂滴可以在细胞内移动，对活细胞中的微丝、溶酶体和腺病毒进行增强的细胞内荧光成像(图 2)。此外，由于脂滴与细胞质的折射率对比，脂滴的长焦距可以将荧光增强策略扩展到非接触模式，从而增加了脂质微透镜成像和检测的工作距离。在非接触模式下，激发光被脂滴高度会聚，以增强细胞周围细胞外环境的荧光强度。在实验中，脂质微透镜实现了对细胞外液中癌细胞荧光信号的有效检测(图 3)。

脂滴的透镜效应有望应用于完全生物相容性的小型化工具，用于生物传感、内窥镜分析和单细胞诊断。使用脂滴作为细胞内微透镜也为设计和构建各种内源性光子器件提供了机会。

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