AS期刊：單細胞中金納米顆粒的定量分析
The following article is from AS期刊 Author 王萌，陳明麗等
AS期刊
國際期刊Atomic Spectroscopy (ISSN: 0195-5373) 由Dr. Walter Slavin于1962年創(chuàng)辦，刊登原子光譜技術(shù)新方法及應(yīng)用、新儀器/部件研發(fā)、元素同位素樣品前處理技術(shù)、標準物質(zhì)開發(fā)等。
細胞是生命活動的基本單元，也是生物醫(yī)學(xué)研究的基礎(chǔ)。要探尋生命活動規(guī)律，闡明疾病發(fā)生機理，就必須研究細胞的結(jié)構(gòu)和功能。由于分析方法的限制，過去的研究往往只能以細胞群體為研究對象，但由于細胞之間存在差異（即細胞異質(zhì)性），基于細胞群體的研究往往會掩蓋這種差異。單細胞分析可以獲得細胞在微環(huán)境中準確的個體信息，對于研究細胞的信號傳導(dǎo)、生理病理和重大疾病的早期診斷具有十分重要的意義。
單細胞分析中的待測物主要包括核酸、蛋白質(zhì)、代謝物等生物分子。此外，無機金屬離子也參與了生物合成、分子代謝、能量傳遞等許多生命過程，隨著金屬藥物、納米材料的廣泛應(yīng)用，外源性金屬的細胞生物效應(yīng)和安全性也成為研究的熱點問題。因此，分析單細胞中元素具有重要的意義。
近年來隨著質(zhì)譜技術(shù)，特別是電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)在單細胞進樣系統(tǒng)、單細胞數(shù)據(jù)處理軟件和快速質(zhì)量分析器等方面的發(fā)展，現(xiàn)在不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在單細胞水平定量分析檢測細胞內(nèi)的金屬元素，還可以通過分析金屬標簽間接得到單細胞中分子信息。但商品化ICP-MS一般使用由同心圓霧化器和旋流霧室組成的進樣系統(tǒng)，在分析單細胞時，只有少于1%的細胞可以進入ICP-MS并被檢測，細胞樣品損失大，檢出限相對較差。
中國科學(xué)院高能物理研究所納米生物實驗室王萌副研究員與東北大學(xué)化學(xué)系陳明麗教授合作開發(fā)用于溶液中單細胞進樣系統(tǒng)，使得ICP-MS能夠高效地完成單細胞分析。進樣系統(tǒng)（圖1）采用流速為40μL min-1的低流速霧化器，產(chǎn)生的含有細胞的微液滴在輔助氣的作用下高效地進入ICP-MS，提高了細胞的傳輸效率；設(shè)計加工了與商品化ICP-MS匹配的進樣組件，可以方便地安裝與拆卸，并可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中玻璃部件的保護和準確定位（圖2）。
圖1.單細胞進樣系統(tǒng)
圖2.單細胞進樣系統(tǒng)安裝圖
應(yīng)用開發(fā)的單細胞進樣系統(tǒng)，分析了單細胞中的金納米顆粒的含量（圖3）。單細胞的進樣效率可達12%。在實驗中對比了不同駐留時間對單細胞測量結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)使用更短的駐留時間可以顯著地提高單細胞事件的信噪比。本研究研發(fā)的用于溶液中單細胞分析的進樣系統(tǒng)，使得ICP-MS能夠高效地完成單細胞分析，擴展了已有商品化ICP-MS的應(yīng)用范圍，進一步發(fā)揮了ICP-MS在單細胞分析領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
圖3.單個HepG2細胞中Au納米顆粒分析
該研究得到了科技部重點研發(fā)計劃和中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項目的支持，研究結(jié)果以封面文章的形式發(fā)表在原子光譜領(lǐng)域國際期刊Atomic Spectroscopy上（2021, 42(3), 114-119; https://doi.org/10.46770/AS.2021.102）。
原文
Jinhui Liu, Lingna Zheng, Junwen Shi, Xing Wei, Xue Li, Mingli Chen*, Meng Wang*, Jianhua Wang, and Weiyue Feng, Quantitative Analysis of Gold Nanoparticles in Single Cells with Time-resolved ICP-MS, Atomic Spectroscopy, 2021, 42(3), 114-119.DOI: 10.46770/AS.2021.102
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