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安捷倫科技（中國）有限公司
近日，中國地質大學（武漢）環境學院以“銀納米粒子在活細胞中演化的時空圖譜”（Spatiotemporal Mapping of the Evolution of Silver Nanoparticles in Living Cells）為題，在2024年12月10日發表于國際納米科技領域學術期刊《ACS Nano》（IF＞15）。
作為該工作中的重要組成部分之一，譜育科技旗下的譜康醫學基于具有自主知識產權的MSFLO型 質譜流式細胞儀，向該科研團隊提供了切實的技術支持，并作為合作作者、合作單位參與了該工作的發表。
在水生環境中釋放的Ag納米離子（AgNPs）可以發生復雜的轉化，AgNPs在氧氣或其他氧化劑的存在下容易氧化，導致Ag離子（Ag+）的釋放。更嚴重的是，釋放的Ag+可以進一步還原為次生Ag0NPs。由于現有技術的限制，對活細胞內這些物種之間復雜的相互轉化的理解受到很大阻礙，這增加了探測細胞內AgNPs毒性機制的困難。
此外，值得注意的是，新形成的次生Ag0NPs對AgNPs整體毒性的貢獻尚不清楚，一個主要的挑戰是缺乏此生Ag0NPs的量化表征技術手段，尤其是Ag0NPs的形成動力學（Formation Kinetics）。作為本文建立的三種方法之一，作者使用譜育科技旗下譜康醫學的MSFLO型質譜流式儀，成功建立了對原生AgNPs和次生Ag0NPs同時進行量化的表征技術，表征結果與透射電鏡-能譜技術（TEM-EDX）以及新建立的基于AIE熒光探針-ICP-MS聯用量化技術的表征結果良好吻合。
在詳細工作中，作者采用了AgNPs、Au@AgNPs和AgNPs@AIE三種不同的AgNPs進行質譜流式儀分析，這三種AgNPs具有較高的溶出率，可監測Ag+的還原動力學（Ag0NPs的形成動力學）。同時含有Ag和Au信號的NPs被標記為Au@AgNPs，而只含有Ag或Au的粒子分別被標記為AgNPs/Ag+或AuNPs/Au3+。
對于AgNPs和AgNPs@AIE，在MSFLO質譜流式儀中同時監測107Ag和109Ag信號。含有相對較高的107Ag/109 Ag信號的AgNPs或AgNPs@AIE被認為是較大的NPs（上圖中的Q2群體，原始AgNPs和AgNPs@AIE），而含有較低的107Ag/109 Ag信號的NPs代表較小的Ag0NPs（上圖中的Q4群體）。與AgNPs相比，新形成的Ag0NPs始終顯示出相對較小的尺寸，在質譜流式儀上獲得的信號強度相對更低，因此，通過不同的質譜計數信號，即可有效區分原生AgNPs和次生Ag0NPs。
此外，分別于暴露后0 h、1 h、5 h、10 h和24 h采集樣品，使用MSFLO型質譜流式細胞儀進行分析（結果如上圖所示），在開始（0 h）時，混合物中含有99.2% Au@AgNPs和0.803% AgNPs。隨著暴露時間的增加，Au@AgNPs的百分比下降至24 h時的77.3%，表明Au@AgNPs的溶解。相反，次生Ag0NPs的比例在24 h內從1.60%上升到22.7%，在平衡狀態下形成約110μg/L的Ag0NPs。當比較Au@AgNPs和AgNPs@AIE暴露下的Ag0NPs的形成動力學時，可以發現AgNPs比Au@AgNPs表現出相對更高的Ag0NPs形成率，這是因為它們釋放的Ag+濃度相對更低，結果表明Ag+濃度在Ag0NP的形成中起著重要作用，即更高的Ag+含量誘導生成更多的次生Ag0NPs。上述基于MSFLO型 質譜流式細胞儀的研究工作所得到的結論，與作者新建立的基于AIE熒光探針-ICP-MS聯用量化技術的表征結果良好吻合，形成了良好的相互驗證的研究效果。
進一步的，作者團隊基于AIE熒光探針技術與無標記共聚焦散射和高光譜成像技術相結合，定量地觀察AgNPs、Ag0NPs和Ag+在活細胞中的生物分布和生物轉化，最終證明了AgNPs首先溶解在培養基中，釋放的Ag+在藻類細胞外聚合物和光的存在下轉化為次生Ag0NPs，且AgNPs單獨占AgNP總毒性的12.4%，與Ag0NPs的比例相當（15.6%），相比之下，Ag+仍然是總體AgNPs毒性的主要貢獻者。此外，該工作還發現AgNP的暴露上調了藻類谷胱甘肽的產生，使谷胱甘肽還原酶活性增加38.3倍，這可能導致Ag0NP在活性位點形成。總的來說，本工作區分了AgNPs、Ag+和Ag0NPs的毒性，并直接可視化了AgNPs、Ag+和Ag0NPs在活細胞內的轉化和易位，這對揭示AgNPs的毒性機制至關重要。
▲譜育科技旗下-譜康醫學- MSFLO型 質譜流式儀 外觀示意圖、離子光學示意圖、對瞬態信號（transient signal）的信號采集原理示意圖
譜育科技旗下-譜康醫學所推出的MSFLO型 質譜流式細胞儀可應用于在質譜流式細胞分析、多元素納米顆粒分析、大氣單顆粒元素分析、微區全元素分析、生物組織成像等前沿科學方向，為提升元素分析及生命科學領域裝備和應用水平、推動前沿研究提供強有力的設備和技術支撐。
在2024年，MSFLO型 質譜流式細胞儀榮獲了“朱良漪分析儀器創新成果獎”，這一殊榮不僅彰顯了業界對這款設備的高度認可，也突顯了其在促進科學研究方面所發揮的重要作用。
經過浙江省分析測試協會專家評審認定，譜育科技實現了高端質譜流式細胞儀的“國產化替代”，填補了國內空白；此外，金屬螯合配體及其制備方法、四極桿調諧方法和流式質譜分析技術更是達到了國際先進水平。
展望未來，我們將堅持不懈地追求創新，致力于研發更多具備國際競爭力的高端科學儀器。通過不斷提升自主創新能力，力求在高端科學儀器領域實現更大的突破，加速國產化進程，書寫中國科技新篇章。
