近日，我院杭纬教授课题组在单细胞内药物的三维质谱成像研究方面取得进展，相关成果以“Nanoscale Three-Dimensional Imaging of Drug Distributions in Single Cells via Laser Desorption Post-Ionization Mass Spectrometry”为题发表于Journal of the American Chemical Society (DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.1c10081)。
单细胞是生物体结构和功能的基本单位，是理解各种生命现象的关键。探究药物在单个细胞内的三维空间分布对于探索药物与细胞之间的作用机理具有重要的指导意义。质谱成像技术以其无标记、灵敏度高、检测范围广、化学特异性高，适合复杂的单细胞分析。然而，受限于空间分辨率、检测灵敏度及三维重构等问题，利用质谱成像技术在纳米尺度探究单个细胞内药物的三维空间分布仍然是一个巨大的挑战。
杭纬课题组利用实验室自行研制的微透镜光纤激光解吸后电离飞行时间质谱成像技术在纳米尺度探究了两种抗肿瘤药物在单个细胞内的三维空间分布成像，获得了500 × 500 × 500 nm3的空间分辨率。通过采用微透镜光纤实现在细胞表面纳米尺度的采样，并引入157 nm后电离激光提高电离产率、检测灵敏度及电离源的信号稳定性。并且，提出了一种基于嵌入式均匀圆形聚苯乙烯微球的三维定位方法，可用于准确重构还原药物在单细胞内的三维分布。研究结果表明，课题组开发的三维质谱成像方法可以提供药物分子在单细胞内的三维分布信息。
该工作是在杭纬教授指导下完成的。实验部分主要由我院博士后李晓萍（共同通讯作者）及杭乐共同完成，王彤彤、冷宜兴、章珩、孟一凡、殷志斌等参与了论文的研究工作。研究工作得到国家自然科学基金（项目批准号：21974116、22004104）及中国博士后科学基金（项目批准号：2020M671932）的资助和支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10081
