单细胞ICP-MS的原理及癌症相关应用
上次我们介绍了单颗粒ICP-MS的原理，可以高分辨地检测到每个小至纳米尺寸的颗粒中的元素类型，颗粒尺寸，并可以统计样品中纳米颗粒的粒径分布。每个纳米颗粒产生一个脉冲峰，所得信号的强度同颗粒尺寸相关，脉冲数与颗粒浓度相关。这种技术基于超快速扫描时间的四级杆质量分析器，目前已经可以达到10µs
的采样时间，1 秒钟就能采集多达100000 个数据点。
利用单颗粒ICP-MS的快速采样时间的技术，搭配专用的进样系统，就可以分析每个细胞中的金属含量，称为单细胞ICP-MS。细胞逐个进入等离子体，被电离，内部金属产生的离子云被ICP-MS
检测。在单细胞ICP-MS 分析中，每个细胞被看做是一个单独的个体或粒子，可以产生自己的离子云。
准确地定量单个细胞的金属含量，可以更好的理解单个细胞对金属和/或含金属纳米颗粒的吸收和清除机制，含金属药物与细胞相互作用的机制，以及营养物质在细胞群中的分布。传统的测量细胞中金属含量的方法使用名义质量浓度，即假设金属在细胞间的分布是相等的，从而忽略了在单细胞水平上金属分布和变化的重要信息。
使用单细胞ICP-MS，我们可以获得以下信息
*每个细胞的金属含量
*细胞群的金属含量分布
*含有金属或纳米颗粒的细胞浓度
*每个细胞的纳米颗粒数量
将纳米颗粒设计为同时携带药物和成像探针的模式，以便同时检测和治疗癌症。还可将其设计为专门针对机体病变组织和细胞的模式。纳米颗粒相对传统小分子药物，具备以下优势:
(Ⅰ)延长体内循环时间
(Ⅱ)减少非特异性细胞摄取、意外偏离目标和副作用
(Ⅲ)通过特定癌细胞靶向部分来提高细胞相互作用。很多基于纳米粒子的癌症疗法已获准在临床上使用和/ 或目前正在开发中。
金纳米颗粒AuNP
制备柠檬酸盐稳定剂的50 nmAuNP，并聚乙二醇化。
癌细胞
人类T24 膀胱癌细胞。在组织培养处理过的培养皿上采用McCoy 5A 培养基（补充10% FBS），将细胞培养为单层细胞。
摄入实验
以每孔一百万个细胞的密度接种T24 癌细胞，并在37 ℃（5% CO2）的温度下培养24
小时，以确保细胞粘附在培养皿表面。然后，在浓度为0.4nM AuNP 的McCoy 5A 培养基（补充10% FBS）中，让细胞和50
nm聚乙二醇化的AuNP 接触4 小时。形成最终浓度为100,000 个细胞/mL 的单细胞悬浮液。
结论
结果表明，每个细胞吸收的AuNP 分布并不均匀，特定细胞群内的某些细胞比其他细胞明显摄取更多AuNP。SC-ICP-MS
是一个强大的分析工具，可在单个细胞水平上量化元素浓度和纳米粒子的分布。这项技术在单细胞基础上，具有提供的纳米粒子-细胞相互作用差异新见解的潜力。
