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摘要单细胞分析可以揭示细胞的异质性，获得细胞在微环境中准确的个体信息，对于研究细胞的信号传导、生理病理和重大疾病的早期诊断具有十分重要的意义。金属离子在细胞的生物或生理功能中发挥着重要作用，为了完全了解生物体系例如细胞的生命过程，不仅要知道细胞中金属元素总的含量，而且要获知单个细胞在不同生理和微环境条件下元素含量的变化情况。<br>　　本论文拟基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和激光剥蚀系统(LA)发展定量单细胞中元素含量的方法，主要研究内容包括:1)建立SC-ICP-MS方法，应用于研究单细胞对金属富勒醇和顺铂的摄取;2)利用LA-ICP-MS研究单细胞对金纳米颗粒的摄取;3)利用LA-ICP-MS结合单细胞微阵列高通量分析单细胞对银纳米颗粒的摄取;4)建立同位素稀释法结合LA-ICP-MS高通量定量分析单细胞对银纳米颗粒的摄取。主要研究结果如下:<br>　　1.利用建立的单细胞电感耦合等离子体质谱(SC-ICP-MS)方法用于定量分析单细胞摄取Gd@C82(OH)22和顺铂。SC-ICP-MS分析了经0.5，5和50μMGd@C82(OH)22和顺铂作用2h和24h后的Hela和16HBE细胞，得到单细胞中抗癌类药物的含量，并与酸消解ICP-MS测定结果进行比较。结果显示两种方法获得的定量结果基本一致，SC-ICP-MS方法可以在单细胞水平分析细胞对药物的摄取。SC-ICP-MS有望作为其他技术的补充，用于抗癌类药物的生物学分析。<br>　　2.利用喷墨打印机制备适合于激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)的与细胞基体匹配的元素定量标准。通过喷墨打印设备获得的Au标准溶液点的含碳量和大小与细胞基本一致，实现了基体匹配。利用LA-ICP-MS单细胞方法，定量分析经金纳米颗粒作用的RAW264.7细胞，得到单细胞中Au的含量范围为1.7-72fg/细胞。经计算可以获得细胞中金纳米颗粒的个数为9-370个/细胞，单个细胞所含金纳米颗粒的量相差40倍，细胞对金纳米颗粒的摄取表现出异质性。LA-ICP-MS单细胞方法分析得到的平均定量结果15±13fg Au/细胞与酸消解ICP-MS测定结果18±1fg Au/细胞基本一致，证实了LA-ICP-MS方法的准确性。方法的定量限为1.7fg。LA-ICP-MS单细胞内元素含量的定量分析方法，有助于更好的理解细胞的异质性，为研究细胞的生物学过程提供高灵敏的分析技术。<br>　　3.建立了LA-ICP-MS高通量定量分析单细胞对银纳米颗粒摄取的分析方法。设计和制备的PDMS微流控芯片，用于高通量捕获16HBE细胞，得到规则排布的单细胞阵列，捕获效率可达70％。利用LA-ICP-MS同时分析使用喷墨打印机制备的Ag标准溶液点和16HBE细胞阵列，实现了单细胞中银纳米颗粒含量的高通量定量分析。16HBE细胞中Ag的含量范围为0.80-383fg/细胞，单细胞中Ag的含量成对数正态分布。LA-ICP-MS方法获得的单细胞中Ag含量的平均结果为68±64fg/细胞，与酸消解ICP-MS得到的平均结果66±1fg/细胞基本一致。与前期工作相比，使用微孔阵列捕获单细胞可以将LA-ICP-MS的分析通量提高约5倍。LA-ICP-MS可以为深入分析细胞摄取纳米材料的异质性提供高灵敏的分析方法，有助于深入理解细胞与纳米材料相互作用的过程和机制。<br>　　4建立了LA-ICP-MS结合同位素稀释法高通量定量分析单细胞对银纳米颗粒摄取的方法。设计和制作了PDMS微流控芯片，用于高效捕获删264.7细胞获得单细胞阵列，细胞的捕获效率可达90％以上。将同位素稀释剂109Ag溶液通过喷墨打印机打印到单细胞阵列上，通过LA-ICP-MS分析可以获得RAW264.7细胞摄取银纳米颗粒的定量信息。LA-ICP-MS单细胞分析方法和酸消解ICP-MS直接测定得到的脚264.7细胞中Ag的平均含量分别为387±255fg/细胞和393±1fg/细胞，两种定量方法结果一致。单细胞内银含量的范围为O.2-5564fg/细胞，成对数正态分布。定量结果显示，LA-ICP-MS可以准确定量分析单细胞中的银纳米颗粒，为在单细胞水平研究细胞与纳米材料相互作用的过程和机制提供高灵敏、高准确度和高通量的分析方法。