组成图示
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传感器类型
荧光生物传感器
检测对象
线粒体耗氧（mitochondrial oxygen consumption, O2 consumption）、线粒体呼吸功能（mitochondrial respiration）；样品基质：培养细胞（143B 骨肉瘤细胞、rho-zero 细胞、LHON 11778 突变细胞、4977 缺失细胞，DMEM 培养基）
检测原理
该传感器利用氧敏感荧光团三(4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)氯化钌(II)在硅胶橡胶基质中的动态猝灭效应。溶解氧扩散至荧光团后，通过能量/电子转移猝灭其荧光，使荧光强度和寿命随 O2 浓度升高而降低。培养细胞中的线粒体通过电子传递链消耗 O2，使孔内局部 O2 下降，荧光信号增强。加入 FCCP 后，线粒体膜电位被解偶联，电子传递链以最大速率运转，耗氧速率显著增加，从而放大信号变化。电子传递链抑制剂（如氰化物、鱼藤酮）阻断耗氧后，O2 重新结合荧光团，荧光再次被猝灭。板读仪以 485 nm 激发、630 nm 发射记录荧光强度时间曲线，曲线斜率反映耗氧速率，实现活细胞线粒体功能的高通量检测。
检测灵敏度
原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。
效应效果
该方法在 143B 细胞中表现出剂量依赖性和特异性：1、2.5 和 5 μM FCCP 分别使平均耗氧速率提高 1.1、2.5 和 7.4 倍，5 μM 达到最大刺激。氰化物完全阻断耗氧，鱼藤酮阻断 FCCP 诱导的耗氧增加，寡霉素降低耗氧，说明信号主要来自线粒体电子传递链并与 ATP 合成偶联。携带 LHON 11778 突变或 4977 缺失的细胞耗氧速率约为对照的一半，rho-zero 细胞耗氧接近零。罗格列酮处理 1 周使 FCCP 刺激耗氧速率提高 1.4 倍，线粒体拷贝数增加 170%；吡格列酮呈 140% 增加趋势但未达显著。作者认为该板法快速、敏感、特异，可用于高通量筛选影响线粒体功能或拷贝数的小分子。
传感器的构成
- 基底/换能器：标准 96 孔微孔板（96-well microplate），提供样品池、光学窗口和高通量格式。
- 传感基质：硅胶橡胶（silicone rubber matrix），包埋氧敏感荧光团并允许溶解氧扩散。
- 识别/传感元件：三(4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)氯化钌(II)（tris-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline ruthenium(II) chloride），氧敏感荧光团，通过氧动态猝灭响应 O2 浓度。
- 被测物/刺激物：溶解氧（O2）及线粒体耗氧；FCCP（p-trifluoromethoxy carbonyl cyanide phenyl hydrazone）作为解偶联剂刺激最大耗氧。
- 样品层：143B 培养细胞及其 mtDNA 突变/缺失/rho-zero 细胞，位于微孔板孔内并消耗 O2。
- 信号读出：Cytofluor 板读仪（PE Bio Systems），485 nm 激发、630 nm 发射，记录荧光强度时间曲线并计算斜率。
中文摘要
线粒体是真核细胞氧化磷酸化和 ATP 生成的主要场所，其功能异常与多种神经退行性疾病和药物毒性相关。氧耗是反映线粒体和细胞功能的重要指标，但传统极谱法在培养细胞中操作困难，且分离线粒体易造成损伤。本文基于 Becton–Dickinson 氧生物传感器微孔板建立了一种高通量、非侵入性活细胞线粒体耗氧检测方法。该微孔板底部硅胶橡胶基质中固定氧敏感荧光团三(4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)氯化钌(II)，其荧光强度与寿命随溶解氧浓度降低而升高。作者加入线粒体解偶联剂 FCCP 刺激最大耗氧，显著提高检测灵敏度，并用 143B 骨肉瘤细胞及其 mtDNA 突变、缺失和 rho-zero 细胞验证。结果显示电子传递链抑制剂可阻断耗氧，线粒体基因组缺陷降低耗氧，罗格列酮通过增加线粒体拷贝数提高耗氧，表明该方法可用于高通量筛选影响线粒体功能的小分子。
英文摘要
The measurement of mitochondrial activity in living cells is usually not straightforward, even though it is quite important in physiological and pathophysiological processes. We describe a high-throughput method for measurement of mitochondrial oxygen consumption in living cells, based on the Becton-Dickinson Biosensor plates.