上次我們介紹了單顆粒ICP-MS 的原理，可以高分辨的檢測到每個小至納米尺寸的顆粒中的元素類型，顆粒尺寸，并可以統(tǒng)計樣品中納米顆粒的粒徑分布。每個納米顆粒產(chǎn)生一個脈沖峰，所得信號的強度同顆粒尺寸相關(guān)，脈沖數(shù)與顆粒濃度相關(guān)。這種技術(shù)基于超快速掃描時間的四級桿質(zhì)量分析器，目前已經(jīng)可以達到10µs 的采樣時間，1 秒鐘就能采集多達100000 個數(shù)據(jù)點。

利用單顆粒ICP-MS的快速采樣時間的技術(shù)，搭配的進樣系統(tǒng)，就可以分析每個細胞中的金屬含量，稱為單細胞ICP-MS。細胞逐個進入等離子體，被電離，內(nèi)部金屬產(chǎn)生的離子云被ICP-MS 檢測。在單細胞ICP-MS 分析中，每個細胞被看做是一個單獨的個體或粒子，可以產(chǎn)生自己的離子云。

準(zhǔn)確地定量單個細胞的金屬含量，可以更好的理解單個細胞對金屬和/或含金屬納米顆粒的吸收和清除機制，含金屬藥物與細胞相互作用的機制，以及營養(yǎng)物質(zhì)在細胞群中的分布。傳統(tǒng)的測量細胞中金屬含量的方法使用名義質(zhì)量濃度，即假設(shè)金屬在細胞間的分布是相等的，從而忽略了在單細胞水平上金屬分布和變化的重要信息。

使用單細胞ICP-MS，我們可以獲得以下信息

每個細胞的金屬含量

細胞群的金屬含量分布

含有金屬或納米顆粒的細胞濃度

每個細胞的納米顆粒數(shù)量

將納米顆粒設(shè)計為同時攜帶藥物和成像探針的模式，以便同時檢測和治療癌癥。還可將其設(shè)計為專門針對機體病變組織和細胞的模式。納米顆粒相對傳統(tǒng)小分子藥物，具備以下優(yōu)勢（i）延長體內(nèi)循環(huán)時間；（ii）減少非特異性細胞攝取、意外偏離目標(biāo)和副作用；以及（iii）通過特定癌細胞靶向部分來提高細胞相互作用。很多基于納米粒子的癌癥療法已獲準(zhǔn)在臨床上使用和/ 或目前正在開發(fā)中。

金納米顆粒AuNP

制備檸檬酸鹽穩(wěn)定劑的50 nmAuNP，并聚乙二醇化。

癌細胞

人類T24 膀胱癌細胞。在組織培養(yǎng)處理過的培養(yǎng)皿上采用McCoy 5A 培養(yǎng)基（補充10% FBS），將細胞培養(yǎng)為單層細胞。

攝入實驗

以每孔一百萬個細胞的密度接種T24 癌細胞，并在37 ℃（5% CO2）的溫度下培養(yǎng)24 小時，以確保細胞粘附在培養(yǎng)皿表面。然后，在濃度為0.4nM AuNP 的McCoy 5A 培養(yǎng)基（補充10% FBS）中，讓細胞和50 nm聚乙二醇化的AuNP 接觸4 小時。形成終濃度為100,000 個細胞/mL 的單細胞懸浮液。

結(jié)論

結(jié)果表明，每個細胞吸收的AuNP 分布并不均勻，特定細胞群內(nèi)的某些細胞比其他細胞明顯攝取更多AuNP。SC-ICP-MS 是一個強大的分析工具，可在單個細胞水平上量化元素濃度和納米粒子的分布。這項技術(shù)在單細胞基礎(chǔ)上，具有提供的納米粒子-細胞相互作用差異新見解的潛力。

掃描二維碼，即可下載珀金埃爾默使用單細胞ICP-MS 法定量癌癥細胞對金納米粒子的攝取率應(yīng)用報告。