化學(xué)物質(zhì)在細(xì)胞中是如何分布的？中國(guó)科學(xué)家開發(fā)了一種組合質(zhì)譜和生物成像設(shè)備，可以直接和無(wú)標(biāo)記地檢測(cè)生物細(xì)胞中的化學(xué)物質(zhì)，并進(jìn)行高分辨率制圖。正如他們發(fā)表在《Angewandte Chemie》雜志上的論文所證明的那樣，基于來(lái)自分子的質(zhì)量信號(hào)，可以直接觀察到消毒劑proflavine在細(xì)胞器周圍的分布和積累。
超微光學(xué)方法，如STED顯微鏡和PALM顯微鏡，是以分子分辨率識(shí)別基因表達(dá)和定位細(xì)胞內(nèi)分子的成熟技術(shù)。然而，這些是間接方法，通常監(jiān)測(cè)染料與目標(biāo)分子結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的熒光。
識(shí)別分子的直接方法是質(zhì)譜，它檢測(cè)已經(jīng)從表面解吸并被激光束電離的分子的化學(xué)質(zhì)量。然而，當(dāng)結(jié)合高分辨率成像過(guò)程時(shí)，質(zhì)譜產(chǎn)生固有的衍射問(wèn)題。此外，生物細(xì)胞通常表面粗糙，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)偽像。考慮到所有這些挑戰(zhàn)，中國(guó)廈門大學(xué)的杭煒和他的同事們現(xiàn)在已經(jīng)建造了一個(gè)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，其解吸電離成像方法可以解釋生物細(xì)胞的特殊表面條件和這種系統(tǒng)所需的高分辨率。
他們開發(fā)了一種被稱為“近場(chǎng)解吸位置飛行時(shí)間質(zhì)譜儀”(NDPI-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀)的精密設(shè)備，并利用它來(lái)檢測(cè)和繪制HELA細(xì)胞中的化學(xué)分子——人類細(xì)胞系和細(xì)胞生物學(xué)的主力軍。將干燥的細(xì)胞放在臺(tái)上，通過(guò)蝕刻十分之幾微米大小的凹坑，用超精密激光掃描表面。解吸的分子被另一束激光束電離，然后在質(zhì)譜儀中鑒定。
正如作者所指出的，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在采集樣本的同時(shí)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行成像，從而實(shí)現(xiàn)“化學(xué)和地形成像在單個(gè)細(xì)胞中共同配準(zhǔn)”。事實(shí)上，他們的三維重建圖像顯示了添加到細(xì)胞中的藥物proflavine的信號(hào)，就在預(yù)期的位置：細(xì)胞質(zhì)中和細(xì)胞器周圍。收集三維信息，解釋表面不平。
杭說(shuō)，與現(xiàn)有的質(zhì)譜成像技術(shù)相比，這種結(jié)合掃描探針顯微鏡和質(zhì)譜的“混合技術(shù)”能夠“提供具有高分辨率化學(xué)作圖的不規(guī)則表面”。鑒于裝置的緊湊性，作者建議應(yīng)在不同的質(zhì)譜成像裝置中實(shí)施，但特別是當(dāng)涉及生物樣品時(shí)。
然而，仍然需要一些微調(diào)。盡管第一次測(cè)試表明化學(xué)作圖在亞微米級(jí)是可能的，但作者的目標(biāo)是進(jìn)一步縮小規(guī)模并改善細(xì)胞的加工條件。這將為生物細(xì)胞中藥物分子的直接和無(wú)標(biāo)記化學(xué)作圖奠定基礎(chǔ)。
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