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气体信号分子与生物自由基检测仪（WPI TBR4100）：多维度生物医学研究助手

发布单位： 东莞市人民医院中心实验室                2025/5/26 14:42:20                74

一氧化氮（NO）在血管舒张和血流调节中起关键作用，硫化氢（H₂S）则在抗炎和抗氧化过程中发挥作用，这些分子在心血管疾病的发生发展中具有重要作用，而World Precision Instruments（WPI）TBR4100可以实时检测NO, H₂S，助力深入理解疾病的分子机制并探索新的治疗策略。

图1 World Precision Instruments（WPI）TBR4100 四通道主机

与同类仪器的相比，WPI TBR4100具有以下优势：

1. 多通道高通量检测，提升实验效率

四通道并行检测：TBR4100支持同时检测四个样本或同一样本中的四个不同指标（如NO、H₂S、HPO、O₂、CO、葡萄糖等），而传统单通道或双通道仪器需分步操作，耗时较长。

2. 微型化电极设计，实现无创在体监测

超微电极技术：柔性碳纤维电极最小直径仅30微米（NO电极甚至可达100纳米），可植入活体组织进行实时检测，避免传统大尺寸电极对样本的物理损伤。

3. 高灵敏度与快速响应，保障数据可靠性

电化学检测技术：灵敏度达皮安（pA）级电流，可检测纳摩尔级信号分子变化（如体内H₂S浓度波动），优于传统光学法（如荧光探针法）的检测限。
超快响应速度：NO、H₂S和HPO的响应时间＜5秒，氧气/CO检测＜10秒，满足动态生理过程（如心肌缺血再灌注损伤）的实时追踪需求。

4. 广泛的应用场景覆盖

动物模型研究：缺血再灌注损伤、糖尿病微血管病变、肿瘤代谢及神经退行性疾病。1,2
植物生理研究：盐/旱/低温胁迫响应、光合作用调控、病虫害防御机制。3,4

 

图2 通过TBR4100检测有害藻类（P. minimum, K. veneficum和G. instriatum）在暴露于灭藻剂IRI-160AA后细胞外H₂O₂的表达变化。

线粒体功能分析：氧化还原动态监测、呼吸代谢与自由基生成关联。5,6

图3 通过TBR4100检测多硫化物(20mM)在没有过氧化氢酶（peroxidase: PS）或添加10、15和25mM过氧化氢酶后，H₂S浓度随时间的变化。

5. 模块化设计与技术支持

电极灵活选配：提供组织电极与溶液电极（如2毫米溶液电极适用于血清、细胞匀浆检测），适配复杂实验需求。
中心实验室已配备NO电极，可用于心血管疾病、一氧化氮释放纳米粒子7的机制研究，如对仪器有使用需求，可在“东莞市人民医院中心实验室”公众号或中心实验室网站（https://dghospitallab.zkshare.com）仪器预约模块--气体信号分子和生物自由基检测仪进行联系使用。

附录：更多研究案例及参考文献

国内外案例精选（基于WPI TBR4100应用方向）

文献名称 研究领域 发表期刊（发表年份） 文章简介
《Activation of ATM/Akt/CREB/eNOS Signaling Axis by Aphidicolin Increases NO Production and Vessel Relaxation in Endothelial Cells and Rat Aortas》

 

 

 

 

心血管疾病

 

 

 

Biomolecules Therapeutics (Seoul) (2020)

 

 利用TBR4100测量不同浓度和时间处理下的牛主动脉内皮细胞培养基中的NO水平。
《Salinity-induced accumulation of endogenous H₂S and NO is associated with modulation of the antioxidant and redox defense systems in Nicotiana tabacum L. cv. Havana》

 

 

 

  植物生理学

 

 

 

 

 

Plant Science (2017)

 

 通过TBR4100检测不同盐浓度（0, 300 or 600 mM）处理的烟草植物内源性H₂S和NO浓度变化，证实其在盐胁迫中的关键信号作用。
《PDI-mediated S-nitrosylation of DRP1 facilitates DRP1-S616 phosphorylation and mitochondrial fission in CA1 neurons》

 

 

  神经科学

 

 

 

 

Cell Death & Disease (2018)

 

 实验动物被给予不同的处理（给予生理应激剂pilocarpine以诱导癫痫发作，或者给予L-NAME(一种NOS抑制剂)，使用TBR4100测量NO浓度，以探索NO合成对实验结果的影响。）
《Loss of OxyR reduces efficacy of oxygen respiration in Shewanella oneidensis》

 

 

 

  呼吸代谢

 

 

Scientific Reports (2017)

 

 

 使用TBR4100测量相关菌株的氧气(O₂)消耗率，研究OxyR缺失影响沙雷菌（Shewanella oneidensis）的氧气呼吸效率。

 

参考文献

1. Lee, D. S. & Kim, J. E. PDI-mediated S-nitrosylation of DRP1 facilitates DRP1-S616 phosphorylation and mitochondrial fission in CA1 neurons. Cell Death Dis 9, 869, doi:10.1038/s41419-018-0910-5 (2018).

2. Park, J. H. et al. Activation of ATM/Akt/CREB/eNOS Signaling Axis by Aphidicolin Increases NO Production and Vessel Relaxation in Endothelial Cells and Rat Aortas. Biomol Ther (Seoul) 28, 549-560, doi:10.4062/biomolther.2020.007 (2020).

3. Pokrzywinski, K. L., Tilney, C. L., Warner, M. E. & Coyne, K. J. Cell cycle arrest and biochemical changes accompanying cell death in harmful dinoflagellates following exposure to bacterial algicide IRI-160AA. Sci Rep 7, 45102, doi:10.1038/srep45102 (2017).

4.  da Silva, C. J., Batista Fontes, E. P. & Modolo, L. V. Salinity-induced accumulation of endogenous H(2)S and NO is associated with modulation of the antioxidant and redox defense systems in Nicotiana tabacum L. cv. Havana. Plant Sci 256, 148-159, doi:10.1016/j.plantsci.2016.12.011 (2017).

5.  Olson, K. R. et al. Catalase as a sulfide-sulfur oxido-reductase: An ancient (and modern?) regulator of reactive sulfur species (RSS). Redox Biol 12, 325-339, doi:10.1016/j.redox.2017.02.021 (2017).

6.  Wan, F., Shi, M. & Gao, H. Loss of OxyR reduces efficacy of oxygen respiration in Shewanella oneidensis. Sci Rep 7, 42609, doi:10.1038/srep42609 (2017).

7.  Alimoradi, H., Barzegar-Fallah, A., Sammut, I. A., Greish, K. & Giles, G. I. Encapsulation of tDodSNO generates a photoactivated nitric oxide releasing nanoparticle for localized control of vasodilation and vascular hyperpermeability. Free Radic Biol Med 130, 297-305, doi:10.1016/j.freeradbiomed.2018.10.433 (2019).




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