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从动物体中获得的细胞通常是有着不同功能或性质的复杂细胞混合物。但研究者在进行针对细胞的生物学、生物化学或者生理学的研究时,为了分析结果的准确性,所研究的细胞应当是相同一致的。因此将不同细胞分离开来是上述研究中非常重要的步骤。要做到细胞分离,其基础为建立细胞区分的方法。 细胞区分可基于细胞形态、细胞内特定基因表达或细胞表面生物标志物等标准,有报道的方法包括单克隆抗体法、荧光检测法、拉曼成像分析法等。上述方法可有效进行细胞区分,但同时也有各自的局限性,如荧光检测法需要外加标记物,带来了可检测物质范围的限制,且荧光发射光谱存在谱带重叠的问题;拉曼光谱技术对待分析物表面性质要求很高,且自发拉曼信号通常较小,其应用范围也会受到限制。 由此,本文进行了两种分析方法,即电化学分析方法和质谱分析方法的探索,两者均为分析化学中的重要分析手段,并将其应用于细胞区分中。 第一个工作报道了一种基于电位分辨的化学发光方法,通过在电极上施加不同的电压实现细胞表面两种抗原同时检测的技术,并基于细胞表面抗原的差异性实现了MCF7细胞和PC3细胞的区分。抗体修饰的鲁米诺和联吡啶钌作为发光探针由免疫反应分别被连接在细胞表面。在没有双氧水存在的条件下,正电位条件下检测到的发光信号仅仅来自鲁米诺复合物,进而得到与鲁米诺相连的相应抗原的信息。在负电位条件下,为了避免鲁米诺复合物在联吡啶钌的共反应剂过硫酸根离子存在的情况下发光,高浓度的鲁米诺溶液被引入到体系当中,从而引起鲁米诺复合物发光发生自猝灭现象。这种条件下鲁米诺的发光为一个稳定的常量,因此可以检测负电位下来自联吡啶钌复合物的发光,即得到与联吡啶钌相连抗原的信息。使用这种技术,癌细胞表面的癌胚抗原(CEA)和甲胎蛋白抗原(AFP)作为模型分析物被同时检测出来。在MCF7细胞和PC3细胞表面观察到了不同的发光信号,证明该方法可通过检测细胞表面表达不同的抗原来区分不同细胞。电位分辨的化学发光方法由于有时间分辨,因此不会被光谱重叠现象干扰。该分析技术仅需要简单的光学设置,实现了细胞表面多个标志物的检测,增加了细胞区分操作的准确性。 第二个工作报道了一种基于质谱分析手段,利用一种改进型纳喷雾电离(Na no-ESl)的离子化方式对单细胞内容物进行分析的方法,并尝试基于细胞内容物的差异性区分神经元细胞和神经胶质细胞。该离子化方法为将极少量含盐样品灌注于毛细管针尖,后部灌入辅助离子化溶剂,在高电压下将样品离子化,进入质谱检测器中检测。利用显微操作系统准确操控毛细管针尖进入细胞内部,使用显微注射系统抽取细胞内容物,使用改进Nano-ESI-MS方法进行细胞内容物分析。利用提前负载入细胞内的荧光素作为标志分子,本文论证了该单细胞原位显微操作取样,质谱测试方法的可行性。进一步地尝试用该方法,通过对细胞内化学物质的分析,对鼠的神经元干细胞分化出的神经元细胞和神经胶质细胞进行区分。对比质谱信号图发现,同种细胞的单个细胞之间具有重复性和差异性,2种不同细胞间也具有差异性,鉴定出了2种物质。此单细胞质谱方法可一次得到单个细胞的多种信息,在生物学或生物化学研究中有一定应用前景。