廈門網(wǎng)訊 據(jù)福建日報報道（記者 林霞）近日，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院杭緯教授課題組與斯坦福大學(xué)Richard N. Zare教授課題組合作，在高空間分辨率質(zhì)譜成像技術(shù)研究上取得進展，有望在單細胞化學(xué)、藥物代謝以及納米材料等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

激光作為最常用的采樣工具之一，被廣泛應(yīng)用于多種質(zhì)譜成像技術(shù)，并形成了成熟的商品化儀器，如MALDI-MS（基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜）、LA-ICP-MS（激光濺射電感耦合等離子體質(zhì)譜）、LA-ESI-MS（激光采樣電噴霧電離質(zhì)譜）等。但由于光學(xué)衍射極限、透鏡像差以及需要較長的光學(xué)聚焦距離等限制，使用激光采樣的質(zhì)譜成像的空間分辨率始終局限在微米級別，這使得激光質(zhì)譜很難在微納米級樣品的分析中發(fā)揮作用。

“現(xiàn)在少有的高空間分辨激光質(zhì)譜成像技術(shù)，大多依賴于復(fù)雜且昂貴的光束整形設(shè)備或近場光學(xué)技術(shù)，很難形成普適性的方法并推廣至更多的激光質(zhì)譜成像平臺。”杭緯說。

在國家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制項目的支持下，課題組在2020年首次研發(fā)出了基于微透鏡光纖的激光采樣技術(shù)，最優(yōu)空間分辨率可達300納米，并與實驗室自行搭建的質(zhì)譜平臺相結(jié)合，成功獲取了抗癌藥物在單細胞內(nèi)的分布和轉(zhuǎn)移過程。

“后來，我們將微透鏡光纖激光采樣技術(shù)運用于LA-ICP-MS，其空間分辨率提高至400納米，相比于現(xiàn)有的技術(shù)提高了至少一個數(shù)量級，并進行了單細胞和小鼠小腸組織中藥物分布成像分析。”杭緯說。

不僅如此，通過引入157納米的后電離激光和基于嵌入式聚苯乙烯微球的三維定位方法，微透鏡光纖激光質(zhì)譜帶來的高空間分辨能力可用于準確重構(gòu)藥物在單細胞內(nèi)的三維分布，空間分辨率可達500納米。

“之后，斯坦福大學(xué)的Richard N. Zare教授課題組將微透鏡光纖激光與商品化質(zhì)譜儀器平臺相結(jié)合，又將現(xiàn)有的LA-ESI-MS成像分辨率提高了近一個數(shù)量級。”杭緯說。

據(jù)了解，相比于現(xiàn)有的成像方法，課題組提出的微透鏡光纖技術(shù)是一種通用性、普適性強、經(jīng)濟可靠的高空間分辨質(zhì)譜成像新手段，可以與現(xiàn)有的激光質(zhì)譜成像平臺相結(jié)合，大大提升成像的分辨率和精確性。該成像方法就像一臺化學(xué)顯微鏡，無須標記且無通道數(shù)量限制，有望在單細胞化學(xué)、藥物代謝以及納米材料等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

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