Das abtastende elektrochemische Mikroskop (SECM) ist eine wichtige elektrochemische Charakterisierungstechnik, deren Prinzip darin besteht, die Stromantwort einer Ultramikroelektrode (UME) in der Lösung nahe der Substratoberfläche zu messen, um Informationen über die Probenoberfläche zu erhalten. Die dreidimensionalen Abmessungen der Ultramikroelektrode reichen von Nanometerbereich (einige Nanometer) bis Mikrometerbereich (25 Mikrometer). Wenn sich die Ultramikroelektrode der Substratoberfläche nähert, liefern elektrochemische Reaktionen wichtige Informationen über die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Substrats, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Oberflächenmorphologie, elektrochemische Aktivität und Reaktionskinetik. Dieser Artikel gibt einen systematischen Überblick über die Anwendung von SECM zur Zellanalytik anhand von Redoxsystemen, wobei die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Redoxpaare und deren Wechselwirkungsmechanismen mit Zellen im Fokus stehen. Das Medium wird anhand der Molekülstruktur in Eisenbasierte (z.B. Ferrocencarbonsäure, Ferrocyanide), Rutheniumbasierte (z.B. Hexaaminruthenium), andere Metalle (z.B. Kobaltkomplexe, Hexachloriridate), Chinone (z.B. Benzochinon, Methylnaphthochinon), Amine / Phenole (z.B. Para-Aminophenol) und andere (z.B. Thiochinone) unterteilt. Die wesentlichen Eigenschaften wie Hydrophilie / Lipophilie, Membrandurchlässigkeit, Redoxpotentiale werden zusammengefasst und deren Besonderheiten bei der Zellanalyse analysiert: Hydrophile Medien (wie Ferrocencarbonsäure, Hexaaminruthenium) können die Zellmembran nicht durchdringen und werden hauptsächlich für die Zellmorphologieabbildung und Membranintegritätsbewertung eingesetzt; hydrophobe Medien (wie Ferrocenmethanol, Benzochinon) können die Membran durchqueren und eignen sich zur Überwachung des intrazellulären Redoxzustands, der Stoffwechselaktivität und enzymkatalysierter Reaktionen; einige Medien ermöglichen durch Kopplungsstrategien (z.B. Ferrocyanid mit Methylnaphthochinon) eine Signalverstärkung. Dieser Artikel zielt darauf ab, durch Zusammenfassung der Systemauswahl und spezifischer Anwendungen Referenz und Anleitung für die SECM-Technologie in der Zellbiologie, Toxikologie und Krankheitsmechanismusforschung zu bieten.

abtastendes elektrochemisches Mikroskop; Redoxsysteme; Redoxmedien; Zellbildgebung; Einzelzellanalyse