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國產高端質譜流式細胞儀助力研究成果榮登SCI頂刊《ACS Nano》（IF＞15）
近日，中國地質大學（武漢）環(huán)境學院以“銀納米粒子在活細胞中演化的時空圖譜”（Spatiotemporal Mapping of the Evolution of Silver Nanoparticles in Living Cells）為題,，在2024年12月10日發(fā)表于國際納米科技領域學術期刊《ACS Nano》（IF＞15）,。
作為該工作中的重要組成部分之一，譜育科技旗下的譜康醫(yī)學基于具有自主知識產權的MSFLO型 質譜流式細胞儀,，向該科研團隊提供了切實的技術支持,，并作為合作作者、合作單位參與了該工作的發(fā)表,。
在水生環(huán)境中釋放的Ag納米離子（AgNPs）可以發(fā)生復雜的轉化，AgNPs在氧氣或其他氧化劑的存在下容易氧化,，導致Ag離子（Ag+）的釋放,。更嚴重的是，釋放的Ag+可以進一步還原為次生Ag0NPs,。由于現(xiàn)有技術的限制,，對活細胞內這些物種之間復雜的相互轉化的理解受到很大阻礙，這增加了探測細胞內AgNPs毒性機制的困難,。
此外,，值得注意的是，新形成的次生Ag0NPs對AgNPs整體毒性的貢獻尚不清楚,，一個主要的挑戰(zhàn)是缺乏此生Ag0NPs的量化表征技術手段,，尤其是Ag0NPs的形成動力學（Formation Kinetics）。作為本文建立的三種方法之一,，作者使用譜育科技旗下譜康醫(yī)學的MSFLO型質譜流式儀,，成功建立了對原生AgNPs和次生Ag0NPs同時進行量化的表征技術,，表征結果與透射電鏡-能譜技術（TEM-EDX）以及新建立的基于AIE熒光探針-ICP-MS聯(lián)用量化技術的表征結果良好吻合。
在詳細工作中,，作者采用了AgNPs,、Au@AgNPs和AgNPs@AIE三種不同的AgNPs進行質譜流式儀分析，這三種AgNPs具有較高的溶出率,，可監(jiān)測Ag+的還原動力學（Ag0NPs的形成動力學）,。同時含有Ag和Au信號的NPs被標記為Au@AgNPs，而只含有Ag或Au的粒子分別被標記為AgNPs/Ag+或AuNPs/Au3+,。
對于AgNPs和AgNPs@AIE,，在MSFLO質譜流式儀中同時監(jiān)測107Ag和109Ag信號。含有相對較高的107Ag/109 Ag信號的AgNPs或AgNPs@AIE被認為是較大的NPs（上圖中的Q2群體,，原始AgNPs和AgNPs@AIE）,，而含有較低的107Ag/109 Ag信號的NPs代表較小的Ag0NPs（上圖中的Q4群體）。與AgNPs相比,，新形成的Ag0NPs始終顯示出相對較小的尺寸,，在質譜流式儀上獲得的信號強度相對更低，因此,，通過不同的質譜計數(shù)信號,，即可有效區(qū)分原生AgNPs和次生Ag0NPs。
此外,，分別于暴露后0 h,、1 h、5 h,、10 h和24 h采集樣品,，使用MSFLO型質譜流式細胞儀進行分析（結果如上圖所示），在開始（0 h）時,，混合物中含有99.2% Au@AgNPs和0.803% AgNPs,。隨著暴露時間的增加，Au@AgNPs的百分比下降至24 h時的77.3%,，表明Au@AgNPs的溶解,。相反，次生Ag0NPs的比例在24 h內從1.60%上升到22.7%,，在平衡狀態(tài)下形成約110μg/L的Ag0NPs,。當比較Au@AgNPs和AgNPs@AIE暴露下的Ag0NPs的形成動力學時，可以發(fā)現(xiàn)AgNPs比Au@AgNPs表現(xiàn)出相對更高的Ag0NPs形成率,，這是因為它們釋放的Ag+濃度相對更低,，結果表明Ag+濃度在Ag0NP的形成中起著重要作用，即更高的Ag+含量誘導生成更多的次生Ag0NPs,。上述基于MSFLO型 質譜流式細胞儀的研究工作所得到的結論,，與作者新建立的基于AIE熒光探針-ICP-MS聯(lián)用量化技術的表征結果良好吻合,，形成了良好的相互驗證的研究效果。
進一步的,，作者團隊基于AIE熒光探針技術與無標記共聚焦散射和高光譜成像技術相結合,，定量地觀察AgNPs、Ag0NPs和Ag+在活細胞中的生物分布和生物轉化,，最終證明了AgNPs首先溶解在培養(yǎng)基中,，釋放的Ag+在藻類細胞外聚合物和光的存在下轉化為次生Ag0NPs，且AgNPs單獨占AgNP總毒性的12.4%,，與Ag0NPs的比例相當（15.6%）,，相比之下，Ag+仍然是總體AgNPs毒性的主要貢獻者,。此外,，該工作還發(fā)現(xiàn)AgNP的暴露上調了藻類谷胱甘肽的產生,，使谷胱甘肽還原酶活性增加38.3倍,，這可能導致Ag0NP在活性位點形成。總的來說,，本工作區(qū)分了AgNPs,、Ag+和Ag0NPs的毒性,，并直接可視化了AgNPs、Ag+和Ag0NPs在活細胞內的轉化和易位,，這對揭示AgNPs的毒性機制至關重要,。
▲譜育科技旗下-譜康醫(yī)學- MSFLO型 質譜流式儀 外觀示意圖、離子光學示意圖,、對瞬態(tài)信號（transient signal）的信號采集原理示意圖
譜育科技旗下-譜康醫(yī)學所推出的MSFLO型 質譜流式細胞儀可應用于在質譜流式細胞分析,、多元素納米顆粒分析、大氣單顆粒元素分析,、微區(qū)全元素分析,、生物組織成像等前沿科學方向，為提升元素分析及生命科學領域裝備和應用水平,、推動前沿研究提供強有力的設備和技術支撐。
在2024年,，MSFLO型 質譜流式細胞儀榮獲了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新成果獎”,，這一殊榮不僅彰顯了業(yè)界對這款設備的高度認可，也突顯了其在促進科學研究方面所發(fā)揮的重要作用,。
經過浙江省分析測試協(xié)會專家評審認定,，譜育科技實現(xiàn)了高端質譜流式細胞儀的“國產化替代”，填補了國內空白,；此外,，金屬螯合配體及其制備方法,、四極桿調諧方法和流式質譜分析技術更是達到了國際先進水平。
展望未來,，我們將堅持不懈地追求創(chuàng)新,，致力于研發(fā)更多具備國際競爭力的高端科學儀器。通過不斷提升自主創(chuàng)新能力,，力求在高端科學儀器領域實現(xiàn)更大的突破,，加速國產化進程，書寫中國科技新篇章,。