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上次我們介紹了單顆粒ICP-MS 的原理，可以高分辨的檢測到每個小至納米尺寸的顆粒中的元素類型，顆粒尺寸，并可以統(tǒng)計樣品中納米顆粒的粒徑分布。每個納米顆粒產(chǎn)生一個脈沖峰，所得信號的強(qiáng)度同顆粒尺寸相關(guān)，脈沖數(shù)與顆粒濃度相關(guān)。這種技術(shù)基于超快速掃描時間的四級桿質(zhì)量分析器，目前已經(jīng)可以達(dá)到10µs 的采樣時間，1 秒鐘就能采集多達(dá)100000 個數(shù)據(jù)點。

利用單顆粒ICP-MS的快速采樣時間的技術(shù)，搭配的進(jìn)樣系統(tǒng)，就可以分析每個細(xì)胞中的金屬含量，稱為單細(xì)胞ICP-MS。細(xì)胞逐個進(jìn)入等離子體，被電離，內(nèi)部金屬產(chǎn)生的離子云被ICP-MS 檢測。在單細(xì)胞ICP-MS 分析中，每個細(xì)胞被看做是一個單獨的個體或粒子，可以產(chǎn)生自己的離子云。

準(zhǔn)確地定量單個細(xì)胞的金屬含量，可以更好的理解單個細(xì)胞對金屬和/或含金屬納米顆粒的吸收和清除機(jī)制，含金屬藥物與細(xì)胞相互作用的機(jī)制，以及營養(yǎng)物質(zhì)在細(xì)胞群中的分布。傳統(tǒng)的測量細(xì)胞中金屬含量的方法使用名義質(zhì)量濃度，即假設(shè)金屬在細(xì)胞間的分布是相等的，從而忽略了在單細(xì)胞水平上金屬分布和變化的重要信息。

使用單細(xì)胞ICP-MS，我們可以獲得以下信息

每個細(xì)胞的金屬含量

細(xì)胞群的金屬含量分布

含有金屬或納米顆粒的細(xì)胞濃度

每個細(xì)胞的納米顆粒數(shù)量

將納米顆粒設(shè)計為同時攜帶藥物和成像探針的模式，以便同時檢測和治療癌癥。還可將其設(shè)計為專門針對機(jī)體病變組織和細(xì)胞的模式。納米顆粒相對傳統(tǒng)小分子藥物，具備以下優(yōu)勢（i）延長體內(nèi)循環(huán)時間；（ii）減少非特異性細(xì)胞攝取、意外偏離目標(biāo)和副作用；以及（iii）通過特定癌細(xì)胞靶向部分來提高細(xì)胞相互作用。很多基于納米粒子的癌癥療法已獲準(zhǔn)在臨床上使用和/ 或目前正在開發(fā)中。

金納米顆粒AuNP

制備檸檬酸鹽穩(wěn)定劑的50 nmAuNP，并聚乙二醇化。

癌細(xì)胞

人類T24 膀胱癌細(xì)胞。在組織培養(yǎng)處理過的培養(yǎng)皿上采用McCoy 5A 培養(yǎng)基（補充10% FBS），將細(xì)胞培養(yǎng)為單層細(xì)胞。

攝入實驗

以每孔一百萬個細(xì)胞的密度接種T24 癌細(xì)胞，并在37 ℃（5% CO2）的溫度下培養(yǎng)24 小時，以確保細(xì)胞粘附在培養(yǎng)皿表面。然后，在濃度為0.4nM AuNP 的McCoy 5A 培養(yǎng)基（補充10% FBS）中，讓細(xì)胞和50 nm聚乙二醇化的AuNP 接觸4 小時。形成終濃度為100,000 個細(xì)胞/mL 的單細(xì)胞懸浮液。

結(jié)論

結(jié)果表明，每個細(xì)胞吸收的AuNP 分布并不均勻，特定細(xì)胞群內(nèi)的某些細(xì)胞比其他細(xì)胞明顯攝取更多AuNP。SC-ICP-MS 是一個強(qiáng)大的分析工具，可在單個細(xì)胞水平上量化元素濃度和納米粒子的分布。這項技術(shù)在單細(xì)胞基礎(chǔ)上，具有提供的納米粒子-細(xì)胞相互作用差異新見解的潛力。

掃描二維碼，即可下載珀金埃爾默使用單細(xì)胞ICP-MS 法定量癌癥細(xì)胞對金納米粒子的攝取率應(yīng)用報告。