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国产高端质谱流式细胞仪助力研究成果荣登SCI顶刊《ACS Nano》（IF＞15）
近日，中国地质大学（武汉）环境学院以“银纳米粒子在活细胞中演化的时空图谱”（Spatiotemporal Mapping of the Evolution of Silver Nanoparticles in Living Cells）为题，在2024年12月10日发表于国际纳米科技领域学术期刊《ACS Nano》（IF＞15）。
作为该工作中的重要组成部分之一，谱育科技旗下的谱康医学基于具有自主知识产权的MSFLO型 质谱流式细胞仪，向该科研团队提供了切实的技术支持，并作为合作作者、合作单位参与了该工作的发表。
在水生环境中释放的Ag纳米离子（AgNPs）可以发生复杂的转化，AgNPs在氧气或其他氧化剂的存在下容易氧化，导致Ag离子（Ag+）的释放。更严重的是，释放的Ag+可以进一步还原为次生Ag0NPs。由于现有技术的限制，对活细胞内这些物种之间复杂的相互转化的理解受到很大阻碍，这增加了探测细胞内AgNPs毒性机制的困难。
此外，值得注意的是，新形成的次生Ag0NPs对AgNPs整体毒性的贡献尚不清楚，一个主要的挑战是缺乏此生Ag0NPs的量化表征技术手段，尤其是Ag0NPs的形成动力学（Formation Kinetics）。作为本文建立的三种方法之一，作者使用谱育科技旗下谱康医学的MSFLO型质谱流式仪，成功建立了对原生AgNPs和次生Ag0NPs同时进行量化的表征技术，表征结果与透射电镜-能谱技术（TEM-EDX）以及新建立的基于AIE荧光探针-ICP-MS联用量化技术的表征结果良好吻合。
在详细工作中，作者采用了AgNPs、Au@AgNPs和AgNPs@AIE三种不同的AgNPs进行质谱流式仪分析，这三种AgNPs具有较高的溶出率，可监测Ag+的还原动力学（Ag0NPs的形成动力学）。同时含有Ag和Au信号的NPs被标记为Au@AgNPs，而只含有Ag或Au的粒子分别被标记为AgNPs/Ag+或AuNPs/Au3+。
对于AgNPs和AgNPs@AIE，在MSFLO质谱流式仪中同时监测107Ag和109Ag信号。含有相对较高的107Ag/109 Ag信号的AgNPs或AgNPs@AIE被认为是较大的NPs（上图中的Q2群体，原始AgNPs和AgNPs@AIE），而含有较低的107Ag/109 Ag信号的NPs代表较小的Ag0NPs（上图中的Q4群体）。与AgNPs相比，新形成的Ag0NPs始终显示出相对较小的尺寸，在质谱流式仪上获得的信号强度相对更低，因此，通过不同的质谱计数信号，即可有效区分原生AgNPs和次生Ag0NPs。
此外，分别于暴露后0 h、1 h、5 h、10 h和24 h采集样品，使用MSFLO型质谱流式细胞仪进行分析（结果如上图所示），在开始（0 h）时，混合物中含有99.2% Au@AgNPs和0.803% AgNPs。随着暴露时间的增加，Au@AgNPs的百分比下降至24 h时的77.3%，表明Au@AgNPs的溶解。相反，次生Ag0NPs的比例在24 h内从1.60%上升到22.7%，在平衡状态下形成约110μg/L的Ag0NPs。当比较Au@AgNPs和AgNPs@AIE暴露下的Ag0NPs的形成动力学时，可以发现AgNPs比Au@AgNPs表现出相对更高的Ag0NPs形成率，这是因为它们释放的Ag+浓度相对更低，结果表明Ag+浓度在Ag0NP的形成中起着重要作用，即更高的Ag+含量诱导生成更多的次生Ag0NPs。上述基于MSFLO型 质谱流式细胞仪的研究工作所得到的结论，与作者新建立的基于AIE荧光探针-ICP-MS联用量化技术的表征结果良好吻合，形成了良好的相互验证的研究效果。
进一步的，作者团队基于AIE荧光探针技术与无标记共聚焦散射和高光谱成像技术相结合，定量地观察AgNPs、Ag0NPs和Ag+在活细胞中的生物分布和生物转化，最终证明了AgNPs首先溶解在培养基中，释放的Ag+在藻类细胞外聚合物和光的存在下转化为次生Ag0NPs，且AgNPs单独占AgNP总毒性的12.4%，与Ag0NPs的比例相当（15.6%），相比之下，Ag+仍然是总体AgNPs毒性的主要贡献者。此外，该工作还发现AgNP的暴露上调了藻类谷胱甘肽的产生，使谷胱甘肽还原酶活性增加38.3倍，这可能导致Ag0NP在活性位点形成。总的来说，本工作区分了AgNPs、Ag+和Ag0NPs的毒性，并直接可视化了AgNPs、Ag+和Ag0NPs在活细胞内的转化和易位，这对揭示AgNPs的毒性机制至关重要。
▲谱育科技旗下-谱康医学- MSFLO型 质谱流式仪 外观示意图、离子光学示意图、对瞬态信号（transient signal）的信号采集原理示意图
谱育科技旗下-谱康医学所推出的MSFLO型 质谱流式细胞仪可应用于在质谱流式细胞分析、多元素纳米颗粒分析、大气单颗粒元素分析、微区全元素分析、生物组织成像等前沿科学方向，为提升元素分析及生命科学领域装备和应用水平、推动前沿研究提供强有力的设备和技术支撑。
在2024年，MSFLO型 质谱流式细胞仪荣获了“朱良漪分析仪器创新成果奖”，这一殊荣不仅彰显了业界对这款设备的高度认可，也突显了其在促进科学研究方面所发挥的重要作用。
经过浙江省分析测试协会专家评审认定，谱育科技实现了高端质谱流式细胞仪的“国产化替代”，填补了国内空白；此外，金属螯合配体及其制备方法、四极杆调谐方法和流式质谱分析技术更是达到了国际先进水平。
展望未来，我们将坚持不懈地追求创新，致力于研发更多具备国际竞争力的高端科学仪器。通过不断提升自主创新能力，力求在高端科学仪器领域实现更大的突破，加速国产化进程，书写中国科技新篇章。
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