寻找细胞中的化学物质

化学物质在细胞中是如何分布的？中国科学家开发了一种结合质谱和生物成像的装置，可以直接和无标记地检测生物细胞中的化学物质，并绘制高分辨率的图片。正如他们发表在Angewandte Chemie上的论文所证明的那样，基于分子的质量信号，可以直接观察到细胞器周围消毒剂proflavine的分布和积累。

超精细光学方法，如STED和掌上显微镜，是以分子分辨率识别基因表达和定位细胞区室中分子的成熟技术。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。

鉴定分子的一种直接方法是质谱法，该方法检测从表面解吸并被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结合时，质谱产生了固有的衍射问题。此外，生物细胞通常具有粗糙的表面，这会产生信号伪像。考虑到所有这些挑战，中国厦门厦门大学的杭炜和他的同事们现在已经建立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这种系统所需的高分辨率。

他们开发了一种精细的近场解吸飞行时间质谱仪(NDPI-TOFMS)，并利用它来检测和绘制HELA细胞-人类细胞系和细胞生物学中的主力军的化学分子。将干燥的细胞放在台上，通过蚀刻几十微米大小的凹坑，用超精密激光扫描表面。被解吸的分子被另一激光束电离，然后在质谱仪中被识别。

正如作者所指出的，这种方法的优点是可以在采集样本的同时对细胞进行成像，从而实现“在单个细胞中同时配准化学和地形图成像”。事实上，他们的3D重建图像显示了加入细胞的药物proflavine的信号，在预期的位置：细胞质和细胞器周围。收集三维信息来解释表面不平整。

与现有的质谱成像技术相比，这种结合了扫描探针显微镜和质谱的“混合技术”可以“提供具有高分辨率化学绘图的不规则表面”，Hang说。考虑到设备的紧凑性，作者建议在不同的质谱成像设备中实现，但是特别是在生物样品的情况下。

然而，仍然需要一些微调。虽然第一次测试表明化学作图在亚微米级是可能的，但作者的目标是进一步缩小规模，改善细胞的加工条件。这将为生物细胞中药物分子的直接和无标记化学作图奠定基础。

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