本研究由Xin-Wei Zhang、Quan-Fa Qiu、Hong Jiang、Fu-Li Zhang、Yan-Lin Liu、Christian Amatore*及Wei-Huang Huang*合作完成，作者单位包括武汉大学化学与分子科学学院（中国）、厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室（中国）以及法国巴黎高等师范学院。研究成果发表于《Angewandte Chemie International Edition》（国际版DOI: 10.1002/anie.201707187；德国版DOI: 10.1002/ange.201707187），2017年9月正式在线发表。
研究领域：本研究属于生物电化学与纳米传感技术的交叉领域，聚焦于活细胞内活性氧/氮物种（ROS/RNS, Reactive Oxygen/Nitrogen Species）的实时定量检测。
研究动机：细胞内ROS/RNS的动态变化与氧化应激、免疫防御等生理病理过程密切相关，但传统检测方法受限于空间分辨率（如荧光探针）或侵入性（如微电极穿刺损伤）。纳米电极因其高时空分辨率（飞升级空间、毫秒级时间）和低细胞毒性，成为解决这一问题的理想工具。然而，现有纳米电极（如针状或盘状）存在机械强度不足、难以深层穿透细胞等问题。
研究目标：开发一种兼具优异机械性能与电化学活性的圆柱形核-壳纳米线电极（NWEs, Nanowire Electrodes），实现活细胞内亚细胞器（如吞噬溶酶体）中ROS/RNS的原位定量检测。
材料设计：以碳化硅（SiC）纳米线为核心，通过化学气相沉积（CVD, Chemical Vapor Deposition）在其表面包覆超薄碳壳（厚度50-100 nm），形成SiC@C核-壳结构。SiC提供机械韧性（可弯曲恢复），碳壳赋予电化学活性。
组装工艺：
- 步骤1：用纳米移液管拾取SiC纳米线，通过CVD沉积碳层。
- 步骤2：将碳包覆的纳米线转移至第二根纳米移液管，注入液态金属确保电接触，并用蜡密封固定。
- 步骤3：根据需求选择性铂化（Platinization）碳壳表面（用于增强ROS/RNS检测灵敏度）。
创新点：该方法成功率>85%（n=160），单电极制备时间约20分钟，且可通过调整SiC直径（200-500 nm）和碳层厚度定制电极尺寸。
机械测试：SiC@C纳米线可弹性弯曲（推压玻璃壁后恢复原状），且弯曲后电化学性能不变（循环伏安法验证）。
电化学测试：以1 mM Ru(NH₃)₆³⁺/1 M KCl为模型体系，连续50次循环伏安扫描显示稳定响应（电流振幅、峰形、半波电位一致性）。
细胞模型：
- HeLa细胞（验证电极穿透性与细胞存活率）：插入电极后，细胞膜可紧密包裹电极 shaft，且撤出后96%电流响应恢复（n=10）。
- RAW 264.7巨噬细胞（检测吞噬溶酶体ROS/RNS）：巨噬细胞吞噬病原体后，吞噬溶酶体内产生ROS/RNS（如H₂O₂、NO）。
检测方法：
- 铂化SiC@C电极：电位设定为0.85 V（vs. Ag/AgCl），记录电流瞬变峰（对应吞噬溶酶体破裂释放ROS/RNS）。
- 对照实验：非铂化电极或低电位下无电流峰；Hela细胞（无ROS/RNS囊泡）同样无响应。
数据分析：统计427个电流峰（来自5个巨噬细胞），计算电荷量（Q）、峰值电流（Iₘₐₓ）和半衰期（t₁/₂）。结果显示，每个吞噬溶酶体平均含31,250-62,500个ROS/RNS分子（基于法拉第定律）。
科学价值：
- 方法学突破：首次实现活细胞吞噬溶酶体内ROS/RNS的定量检测，为亚细胞器水平氧化应激研究提供新工具。
- 技术普适性：碳壳可替换为其他电活性材料（如金、钯），扩展至其他分子检测。
应用潜力：
- 免疫学研究：揭示巨噬细胞杀菌机制中ROS/RNS的时空动态。
- 疾病模型：应用于神经退行性疾病（如阿尔茨海默症）中氧化损伤的实时监测。
（注：文中专业术语如“phagolysosomes”译为“吞噬溶酶体”，“cyclic voltammograms”译为“循环伏安图”）