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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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研究實現(xiàn)氣溶膠顆粒多組分生物組織質(zhì)譜成像

2021-10-27 化學研究所

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　　質(zhì)譜成像技術(shù)是近年來快速發(fā)展的分子成像技術(shù)，廣泛應用于蛋白質(zhì)、多肽、磷脂、氨基酸、寡糖等生物分子的成像。由生物質(zhì)或化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)生的煙塵、黑碳和柴油發(fā)動機顆粒等碳質(zhì)氣溶膠，通常是PM_2.5等復雜大氣顆粒物的重要組成部分，這些大氣顆粒物嚴重影響人類的健康。因此，追蹤真實的氣溶膠粒子多種成分的體內(nèi)行為十分重要，但由于其復雜性，現(xiàn)有方法尚無法實現(xiàn)。

　　中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室研究員聶宗秀課題組長期致力于開發(fā)生物質(zhì)譜成像新方法，對顆粒質(zhì)譜與成像開展了系統(tǒng)的探索研究。2015年，課題組利用激光解吸電離的方法（LDI-MS）實現(xiàn)了碳納米材料的免標記體內(nèi)原位質(zhì)譜成像（Nature Nanotech. 2015, 10, 176）。進一步地，課題組將該方法擴展到納米載藥體系研究中，實現(xiàn)了包括二硫化鉬、金納米顆粒、黑磷和碳納米管等在內(nèi)的納米載藥體系在小鼠原位腫瘤的分布和藥物釋放行為研究（Science Advances, 2018, 4, eaat9039）?？梢灶A見，基于該技術(shù)原理，未來將有更多的納米體系相關(guān)科學問題可以通過質(zhì)譜成像方法進行體內(nèi)原位分析研究，這對于了解納米顆粒的體內(nèi)行為和相互作用具有重要意義。

　　最近，該課題組利用前期建立的納米材料質(zhì)譜成像方法，實現(xiàn)了大氣碳質(zhì)氣溶膠顆粒物（PM_2.5）在小鼠肺中的多組分成像研究，獲得了碳質(zhì)氣溶膠中有機碳（OC）和無機（或元素）碳（EC）的分布差異。定量結(jié)果顯示，OC在肺實質(zhì)中釋放更多，并且能夠比EC更快地被肺部清除。原位肺癌模型的結(jié)果顯示，OC比EC能夠更深入地進入癌組織區(qū)域。此外，科研人員還對肺外器官中EC和OC的特異分布進行了定量分析，并在原位肝癌模型中也觀察到了與肺部相似的結(jié)果。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，并被選為Inside back cover和Hot paper。

質(zhì)譜成像揭示碳質(zhì)氣溶膠顆粒物（PM_2.5）中有機碳和元素碳在體內(nèi)特異性分布差異

　　質(zhì)譜成像技術(shù)是近年來快速發(fā)展的分子成像技術(shù)，廣泛應用于蛋白質(zhì)、多肽、磷脂、氨基酸、寡糖等生物分子的成像。由生物質(zhì)或化石燃料的不完全燃燒產(chǎn)生的煙塵、黑碳和柴油發(fā)動機顆粒等碳質(zhì)氣溶膠，通常是PM2.5等復雜大氣顆粒物的重要組成部分，這些大氣顆粒物嚴重影響人類的健康。因此，追蹤真實的氣溶膠粒子多種成分的體內(nèi)行為十分重要，但由于其復雜性，現(xiàn)有方法尚無法實現(xiàn)。
　　中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室研究員聶宗秀課題組長期致力于開發(fā)生物質(zhì)譜成像新方法，對顆粒質(zhì)譜與成像開展了系統(tǒng)的探索研究。2015年，課題組利用激光解吸電離的方法（LDI-MS）實現(xiàn)了碳納米材料的免標記體內(nèi)原位質(zhì)譜成像（Nature Nanotech. 2015, 10, 176）。進一步地，課題組將該方法擴展到納米載藥體系研究中，實現(xiàn)了包括二硫化鉬、金納米顆粒、黑磷和碳納米管等在內(nèi)的納米載藥體系在小鼠原位腫瘤的分布和藥物釋放行為研究（Science Advances, 2018, 4, eaat9039）?？梢灶A見，基于該技術(shù)原理，未來將有更多的納米體系相關(guān)科學問題可以通過質(zhì)譜成像方法進行體內(nèi)原位分析研究，這對于了解納米顆粒的體內(nèi)行為和相互作用具有重要意義。
　　最近，該課題組利用前期建立的納米材料質(zhì)譜成像方法，實現(xiàn)了大氣碳質(zhì)氣溶膠顆粒物（PM2.5）在小鼠肺中的多組分成像研究，獲得了碳質(zhì)氣溶膠中有機碳（OC）和無機（或元素）碳（EC）的分布差異。定量結(jié)果顯示，OC在肺實質(zhì)中釋放更多，并且能夠比EC更快地被肺部清除。原位肺癌模型的結(jié)果顯示，OC比EC能夠更深入地進入癌組織區(qū)域。此外，科研人員還對肺外器官中EC和OC的特異分布進行了定量分析，并在原位肝癌模型中也觀察到了與肺部相似的結(jié)果。
　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上，并被選為Inside back cover和Hot paper。
　　質(zhì)譜成像揭示碳質(zhì)氣溶膠顆粒物（PM2.5）中有機碳和元素碳在體內(nèi)特異性分布差異
　　

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