增强型激光解吸/电离质谱

发布时间:2026-02-04 16:44:29 阅读数: 331

什切青大学海洋与环境科学研究所的安杰伊·维特科夫斯基教授及其同事研究了由特雷诺假单胞菌介导的生物合成氧化铁纳米颗粒(IONPs)对激光解吸/电离质谱(LDI-MS)的增强作用。他们的研究成果已发表在《国际分子科学杂志》上。

图片描述

扫描电镜图像显示了对照组(a)和负载氧化铁纳米颗粒(IONPs)的(b - d)特氏假星藻(P. trainorii)藻壳的表面形貌[比例尺 1 μm]。研究: 特氏假星藻生物源纺锤形氧化铁纳米颗粒在激光解吸/电离应用领域的研究

氧化铁纳米颗粒的性质

由于其超顺磁性以及生物相容性和无毒性带来的生物医学应用前景,IONPs 引起了人们的极大关注。

由于近年来氧化铁纳米颗粒(IONPs)制备技术的进步,传统IONPs在尺寸、可调性、单分散性和晶体结构等方面的质量得到了极大的提高。特别是通过羧酸铁盐的热分解法制备IONPs。

通过提高有机和水溶性氧化铁纳米颗粒(IONPs)的质量,可以开发基于IONPs的应用。例如:

· 作为精准药物递送的药物输送载体

· 在磁共振成像过程中用作造影剂

· 作为基于热疗的癌症治疗中的活性成分

· 用于体外测试中的磁性探测器

· 作为疫苗和抗体生成的纳米佐剂

· 作为基因治疗的基因来源

制备氧化铁纳米颗粒的方法

热分解、微乳液、共沉淀和胶体加工是制备氧化铁纳米颗粒(IONPs)最常用的方法。然而,这些技术并非以环境友好的方式制备IONPs,并且需要使用硼氢化钠等危险化合物。尽管IONPs被认为对生物系统完全安全,但由于合成方法中会使用此类有害化合物,因此其在医疗领域的应用受到限制。

为了制备生物相容性氧化铁纳米颗粒(IONPs),生物合成法越来越受欢迎。一种特殊的生物相容性IONPs——二氧化硅包覆金属纳米颗粒——采用了受硅藻启发的技术。有时需要将金属颗粒掺杂到二氧化硅层上,以提高其稳定性、硬度和催化效率。例如,利用生物材料的天然硅壳,已成功掺杂了包括金、银、铂、钛、锗和钯在内的特定金属纳米颗粒。

Witkowski 教授的团队首次提出了一种生物协议,用于制造掺杂 Pseudostaurosira trainorii (P. trainorii) 的纳米纺锤形 IONP。

“纳米纺锤体”一词指的是众多纳米结构中的一个重要子类别。它描述的是具有宽阔中心区域,两端逐渐变细,尺寸在任何维度上都在 1-100 纳米之间的纳米颗粒。

由于纺锤形颗粒在光热疗法中具有更高的效率,因此越来越受欢迎。纺锤形颗粒也更容易在肿瘤部位聚集,可用于癌症检测。

实验细节

期刊文章详细介绍了实验中使用的各种化学品及其商业来源。

硅藻的培养始于纯培养的普氏藻(P. trainorii)。该纯培养物由选定的硅藻菌株激活而来。

使用浓度为 7 ppt 的人工盐水将培养温度维持在 20 摄氏度,并用能量密度经过精心选择的白光光源进行照射。

培养物暴露半天后,其余时间盖好。为了从指数生长期获得健康的生长生物量,菌株培养了14天。

为了制备生物源纺锤形氧化铁纳米颗粒(IONPs),我们利用硅藻菌株P. trainorii的全部生物质作为还原剂。制备完成后,整个实验在室温下避光进行三天,以确保生物合成成功。

反应三天后,通过离心收集反应产生的金黄色生物质。随后,对所得生物质进行反复洗涤,以纯化硅藻基生物合成的氧化铁纳米颗粒。

通过光学显微镜成像,记录了 P. trainorii 在与 Fe3+ 溶液反应 3 天前后的形态变化。

使用轴镜监测纳米颗粒负载细胞的荧光特性变化。对对照组和Fe3+处理组的P. trainorii进行扫描电镜成像,以记录其表面形貌。

利用能量色散 X 射线光谱和元素映射对 P. trainorii 进行显微分析,证实了 IONPs 沉积在硅藻壳表面。

采用一系列技术对硅藻土壳体和生物源氧化铁纳米颗粒进行表征,并分析激光解吸电离过程。傅里叶变换红外光和紫外-可见光谱用于氧化铁纳米颗粒的表征,而电感耦合等离子体质谱、zeta电位和X射线衍射分别用于激光解吸电离分析。

结果与展望

当用作激光解吸/电离质谱中的无机基质时,生物源 IONP 对葡萄糖、丙氨酸和三酰甘油等小分子化合物表现出显著的灵敏度,每个斑点分别达到纳摩尔和皮摩尔级别。

纳米生物技术制造纺锤形 IONP,未来可用于制备纳米结构辅助激光解吸/电离板,借助 Witkowski 教授团队展示的生物相容性技术,开辟了新的可能性。

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