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寻找细胞内的化学物质

化学物质如何分布在细胞中?中国科学家开发了一种组合式质谱和生物成像装置,可以对生物细胞内的化学物质进行直接,无标记检测和高分辨率绘图。正如他们在Angewandte Chemie期刊上发表的论文所证明的那样,基于来自分子的质量信号,可以直接观察细胞器周围的消毒剂proflavine的分布和积累。

超细光学方法,例如STED和PALM显微镜,是用于鉴定基因表达并以分子分辨率定位细胞区室中的分子的成熟技术。但这些是间接方法,通常监测染料与目标分子结合时产生的荧光。

识别分子的直接方法是质谱法,其检测已经从表面解吸并通过激光束电离的分子的化学质量。然而,当与高分辨率成像过程组合时,质谱法产生固有的衍射问题。此外,生物细胞通常具有粗糙表面,这会产生信号伪影。考虑到所有这些挑战,中国厦门厦门大学的魏航及其同事现在已经构建了一个飞行时间质谱仪,其解吸电离成像方法可以解释生物细胞的特殊表面条件和高在这样的系统中要求的分辨率。

他们开发了一种精心设置的称为“近场解吸位置飞行时间质谱仪”(NDPI-TOFMS),并用它来检测和绘制HELA细胞中的化学分子 - 人类细胞系和细胞生物学中的主力。将干燥的细胞放在载物台上,并通过蚀刻十分之几微米大小的凹坑来对表面进行超精密激光扫描。解吸的分子被另一个激光束电离,然后在质谱仪中识别。

正如作者所指出的,这种方法的优点是可以在采集样品的同时对细胞进行成像,从而实现“在单个细胞内共同注册的化学和地形成像”。事实上,他们的3D重建图像显示了proflavine的信号,这是一种添加到细胞中的药物,正好在预期的位置:在细胞质中和细胞器周围。收集三维信息以解释表面不平整。

与可用的质谱成像技术相比,这种“混合技术”结合扫描探针显微镜和质谱法“提供了不规则的高分辨率化学映射不规则表面,”Hang说。鉴于该装置的紧凑性,作者建议在不同的质谱成像装置中实施,但特别是在涉及生物样品的情况下。

但是,仍然需要进行一些微调。尽管第一次测试显示化学映射在亚微米级别上是可能的,但作者的目标是进一步降低规模,此外,改善细胞的加工条件。这将为生物细胞内药物分子的直接,无标记化学作图奠定基础。

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