基于激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱技术的生物元素成像分析

生物体内的微量元素具有十分重要的生物功能,也与许多疾病密切相关。现代生物医学的研究亟需能在组织、细胞等不同水平上原位分析生物样品中微量元素的分析方法。本研究建立了激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱( LA-ICP-MS)原位分析生物样品的方法。采用线扫描模式和较小的激光输出能量(﹤1 J/cm2),得到了鼠脑切片和金纳米颗粒暴露后单细胞的金属元素成像图。 LA-ICP-MS具有空间分辨率高、检出限好、运行成本较低等优势,有望在生物医学研究中得到更广泛的应用,发挥更重要的作用。     

基于质谱的单细胞蛋白质组学分析方法及应用

细胞是生命体的最小组成单位,遗传及外部环境等因素使单细胞异质性广泛存在于众多生物体中。传统的生物学实验获得的结果多是大量细胞的平均测量值,因此在单细胞层面开展研究对于精确理解细胞的生长发育以及疾病的诊断与治疗至关重要。而作为重要的细胞和生命活动的执行者,蛋白质由于其不具备扩增特性,且种类繁多、丰度低、动态分布范围宽,与核酸等其他生物大分子相比,其单细胞组学研究相对滞后。而在所有的检测手段中,荧光检测以及电化学分析方法具有极高的灵敏度,但是囿于其研究通量有限,以及电化学活性依赖,很难成为普适性的单细胞蛋白质组学研究方法。质谱分析作为传统蛋白质组学中最为核心的研究技术,由于其高灵敏、高通量、结构信息丰富等特点,在单细胞蛋白质组学研究中独树一帜。该文综述了近年来基于质谱的单细胞蛋白质组学研究中的代表性方法,根据质谱分析前蛋白质分离方式的差异,将其分为基于毛细管电泳分离、液相色谱分离和无分离手段的直接检测3类方法,在介绍研究现状的同时对这些方法在细胞通量、蛋白质鉴定数目、灵敏度以及方法应用方面进行了总结与比较。最后,基于目前研究中面临的挑战以及发展趋势对基于质谱的单细胞蛋白质组学的研究前景进行了展望。     

SC-ICP-MS法测定金属元素的方法研究

为了使用单细胞电感耦合等离子体质谱(SC-ICP-MS)方法准确测定单个细胞中的铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、铜(Cu)和锌(Zn)等多种内源性金属元素,该文基于动态反应池(DRC)模式对目标分析物的反应气流量和极杆抑制参数q(RPq)进行了优化,并研究了进样速度、细胞密度、驻留时间等因素对SC-ICP-MS检测的影响。分别采用细胞悬液直接进样、使用超声波探头使细胞悬液中的细胞破碎后进样和使用浓硝酸消解细胞后进样的ICP-MS测定结果对SC-ICP-MS定量结果的准确性进行验证分析。实验结果表明,可采用超声波破碎细胞的ICP-MS测定结果评估SC-ICP-MS测定的单细胞内Zn和Cu含量的准确性,采用酸消解细胞的ICP-MS检测结果验证单细胞内Fe和Cr的含量。缺少细胞标准物质时对SC-ICP-MS方法定量结果进行多角度验证是必要的。研究表明,使用SC-ICP-MS法可以较好地进行单细胞元素相关分析。     

基于单细胞质谱分析的膀胱癌细胞分型研究

单细胞质谱分析能够获得单个细胞的代谢图谱,揭示细胞之间的异质性,在肿瘤学研究中具有重要价值。该文采用单细胞质谱和机器学习技术,建立了膀胱癌细胞亚型的鉴别方法。基于所采集的单细胞代谢数据,分别使用线性判别分析、随机森林、支持向量机、逻辑回归建立了机器学习分类模型,并进行了模型的性能评估。结果表明,各机器学习模型均具有良好的膀胱癌细胞分型能力,分类准确率≥94.9%,灵敏度≥88.6%,特异度≥93.3%。其中,随机森林算法的分类准确率达100%,模型的受试者工作特征曲线下面积达1。该方法实现了膀胱癌单细胞的代谢物检测及细胞亚型区分,也为更广泛的单细胞代谢组学研究提供了参考。     

在线稀释进样-电感耦合等离子体质谱法测定单个酵母细胞中痕量元素的研究

基于四通阀在线稀释装置和单通道雾化室,建立了在线稀释进样-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定单个酵母细胞中痕量元素的分析方法。结果表明,在线稀释装置与单通道雾化室联用的单细胞信号采集效率为31.3%,显著大于双通道雾化室的1.3%。所测富硒酵母细胞中元素信号呈现不同的分布情况,除Mg外,P、Cu、Zn、Se等都表现为明显的多峰分布,提示这些元素含量与酵母细胞大小及其生理状态之间可能存在关联。本方法设计简单、易于操作,可用于向ICP-MS仪中直接引入含一定浓度缓冲盐的细胞悬液,在单细胞元素分析领域具有较好的实际应用价值。     

微芯片电泳与电感耦合等离子体质谱的连接技术研究

研究了基于微芯片电泳分离和电感耦合等离子体质谱的连接技术,并对不同形态的Cu和As进行了快速分离和检测.     

电感耦合等离子体质谱法痕量成分定值技术研究进展

综述了近年来国内外电感耦合等离子体质谱法痕量成分定值技术研究的新进展,包括电感耦合等离子体质谱的仪器种类、技术特性、应用范围和发展现状。论述了同位素稀释电感耦合等离子体质谱研究的发展状况以及在化学计量研究领域的重要地位。     

电感耦合等离子体质谱在同位素分析中的研究进展

综述了电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)在同位素分析方面的应用和最新进展,着重介绍了多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS),等离子体飞行时间质谱仪(ICP-TOF-MS),激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICPMS),扇形磁场电磁双聚焦电感耦合等离子体质谱(ICP-SF-MS).     

水环境中元素形态分析技术研究进展

综述了水环境中元素形态分析技术研究进展。水环境中元素形态分析技术主要包括电感耦合等离子体质谱法、原子荧光法、气相色谱法、比色法、毛细管电泳法、原子吸收光谱法等技术及其联用技术。电感耦合等离子体质谱与液相色谱联用技术选择性好、分析速度快、分离效果好;原子荧光与液相色谱联用技术灵敏度高、检出限低、操作简单;气相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术可以实现非常低的检测限和良好的回收率。探索新技术的相互融合,提高元素形态分析技术的灵敏度,获得更低的检测下限,降低分析成本,是未来研究的重点。     

高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱研究Medaka体内水溶性汞结合蛋白

采用高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱联用技术,对不同形态汞暴露后的Medaka肝脏和脑组织中水溶性蛋白进行研究,以体积排阻柱为液相分离柱,流动相为0.15 mol/L NH4Ac,流速为0.5 mL/min.利用电感耦合等离子体质谱对Medaka肝脏和脑组织提取液中铜、锌和汞的含量进行了分析,检出限为0.01～0.0...     

胚胎期铅暴露对斑马鱼行为发育的影响

目的了解胚胎期铅暴露对斑马鱼胚胎及幼鱼行为的影响,以探讨铅的神经行为发育毒性。方法斑马鱼胚胎期暴露醋酸铅浓度分别为0、0.1、0.5、2.5和12.5μmol/L,观察24 hpf胚胎的自主运动,分析测试5 dpf幼鱼对光周期的刺激反应。结果各组胚胎自主运动观察结果依次为(5.22±1.02)、(6.25±1.46)、(6.12±0.92)、(5.46±0.92)、(4.62±0.81)次/min,与对照组比较,随着铅暴露浓度增加,胚胎自主运动次数呈高至低变化趋势,多组间差异有统计学意义(P0.05)。幼鱼活力也随着铅暴露浓度增加呈现由高至低变化,明亮期12.5μmol/L铅浓度组及黑暗期2.5μmol/L铅浓度组平均活力均较对照组显著降低(P0.05);12.5μmol/L铅浓度组亮转暗前后1 min活力改变量较对照组显著增高(P0.05),并且暗刺激后活力动态变化呈易激惹、易衰退状态。结论胚胎期铅暴露能影响斑马鱼胚胎自主运动及幼鱼活力状态,低浓度铅暴露以兴奋作用为主,高浓度铅暴露则呈现抑制作用为主,但其内在机制尚有待进一步研究。     

环境铅暴露对儿童智能与行为的影响

环境铅暴露对儿童的危害已成为世界范围内一种严重的公共卫生问题。既往的研究表明环境铅暴露对儿童的智力发育将产生不良影响 ,尤其是对于婴儿 ,铅暴露是影响其精神发育的决定因素之一 ;长期的铅暴露具有累加作用 ,其毒害作用也是累加的 ;铅暴露又是导致儿童行为异常的因素之一 ;大量研究显示儿童多动症与儿童铅暴露水平有关。此外 ,铅暴露还可能影响部分儿童运动功能的发育。     

Recent advances in droplet microfluidics for microbiology

Advances in microbiology rely on innovations in technology. Droplet microfluidics, as a versatile and powerful technique that allows high-throughput generation and manipulation of subnanoliter volume droplets, has become an indispensable tool shifting experimental paradigms in microbiology. Droplet microfluidics has opened new avenues to various microbiological research, from resolving single-cell heterogeneity to investigating spatiotemporal dynamics of microbial communities, from precise quant...     

Microchip-based cellular biochemical systems for practical applications and fundamental research: from microfluidics to nanofluidics

By combining cell technology and microchip technology, innovative cellular biochemical tools can be created from the microscale to the nanoscale for both practical applications and fundamental research. On the microscale level, novel practical applications taking advantage of the unique capabilities of microfluidics have been accelerated in clinical diagnosis, food safety, environmental monitoring, and drug discovery. On the other hand, one important trend of this field is further downscaling of feature size to the 10¹–10³ nm scale, which we call extended-nano space. Extended-nano space technology is leading to the creation of innovative nanofluidic cellular and biochemical tools for analysis of single cells at the single-molecule level. As a pioneering group in this field, we focus not only on the development of practical applications of cellular microchip devices but also on fundamental research to initiate new possibilities in the field. In this paper, we review our recent progress on tissue reconstruction, routine cell-based assays on microchip systems, and preliminary fundamental method for single-cell analysis at the single-molecule level with integration of the burgeoning technologies of extended-nano space.     

单细胞分析的研究

单细胞分析是分析化学、生物学和医学之间渗透发展形成的跨学科前沿领域。近年来,毛细管电泳及微流控芯片用于单细胞分析已取得显著进展,特别表现在微流控芯片用于细胞的培养、分选、操纵、定位、分离及检测细胞的组分,实时监测细胞释放,及高通量阵列检测等方面。芯片的单元操作可根据需要灵活组合,显示出其独特的优点。本文重点介绍作者研究组的工作,并对近三年来国内外在毛细管电泳及芯片毛细管电泳用于单细胞分析的新进展进行评论。最后从毛细管电泳与微流控芯片、微流控芯片与细胞界面以及量子点用于探测活细胞等方面,展望了单细胞分析的发展前景。     

火试金法测定多金属复杂铜阳极泥中金

铜阳极泥中因含有大量金、银、铂、钯等贵金属而具有较高回收价值,其中金是价值最高的元素,金的精准检测对其综合回收具有重要指导意义。由于生产铜阳极泥的阳极板成分、生产指标控制、设备设施水平等因素的不同,导致其主要成分及含量均有较大差异,实验针对代表性的多金属复杂铜阳极泥,考察了多因素对火试金检测结果的影响。在硅酸度K=1.8、铅扣质量为35 g、氧化铅过量系数为1.8、熔炼温度为1100℃、熔炼升温时间和保温时间均为30 min时,加标回收率在99.4%~101%,RSD为0.15%~0.29%。优化条件下可实现多金属复杂铜阳极泥中金的精准检测。     

广州市售油漆铅含量检测结果与分析

为了解广州市场销售油漆铅含量,评估儿童油漆铅暴露的危险性,给有关部门实施油漆产品监管提供依据,对广州地区销售的油漆进行了抽查,样品经前处理后用火焰原子吸收光谱法检测其中的总铅和可溶性铅。结果表明,抽检的50个样本有30个可溶性铅超标,超标率为60%,最高铅含量22 700 mg/kg,高于限量252倍;36个样本总铅超标,超标率为72%,最高为153 000mg/kg,高于限量255倍;11个生产工厂有5间工厂生产的共24个产品可溶性铅和总铅全部超标,只有2间工厂共4个产品可溶性铅和总铅全部合格;由规模较小乡镇小厂和由大型的集团企业生产的油漆产品铅含量并没有明显差别;绿色、黄色和红色是铅含量较高的颜色;另抽查23个油漆调色色精、色粉和色浆,其中2个铅超标。可见广州市售油漆存在严重的铅污染,主要原因是生产过程中滥用含铅原料,职能部门应尽快落实相关标准法规,加强市场准入的监管,禁止高铅油漆的流通和使用,减少儿童日常生活中的铅暴露,防止铅中毒的发生。     

发铅与血铅的相关关系

头发中的铅除直接来源于血液外,体内和环境中的铅还通过纵向和横向多种通道渗入到头发结构中,头发和血液的铅动力学行为也不相同。发铅和血铅之间存在复杂的相关关系,铅摄入量的重大变化可削弱两者的关联强度,高铅暴露则加强两者的关联强度。骨铅的动员和释放,以及发样采集或预处理不当,均可使血铅或发铅值偏离真实,导致两者关联的不确定。血铅是近期铅暴露的量度指标,发铅可给出从前铅暴露或铅负荷的信息,后者更适合于人群铅中毒筛查或监测。     

急性铅染毒对小鼠行为及脂质过氧化水平的影响

为了解急性铅染毒对小鼠行为及脂质过氧化水平的影响,并探讨两者关系,将48只ICR小鼠随机分为4组,低、中、高铅组小鼠分别予以醋酸铅2、10、50 mg/kg ip染毒,隔日1次,连续3次;对照组予以等量的生理盐水;染毒后作自发活动、Morris水迷宫测试,实验结束时测定血浆、脑匀浆MDA和T-SOD。结果表明,铅染毒小鼠易激惹、多动,逃避潜伏期显著延长(P<0.01)。血浆MDA、T-SOD和脑匀浆MDA明显增高(P<0.01),并与染铅剂量呈正线性相关(P<0.01)。但小鼠行为改变与脂质过氧化水平之间关系不明显。结论是急性铅染毒能够影响小鼠的行为,呈现激惹、多动及学习记忆能力减退;急性铅染毒能提高小鼠脂质过氧化水平,并可代偿性提高机体T-SOD活性,但脂质过氧化水平增高是否为急性铅中毒行为改变的机制之一尚有待进一步研究。