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电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是一种公认的最强有力的痕量元素分析技术,目前已经广泛应用于环境、高纯材料、核工业、生物、医药、冶金石油、农业、食品、化学计量学等领域的痕量元素分析。基于ICP-MS具有的高效、多元素同时分析等特点,它不仅可以应用于常规样品中元素的分析,还可以与其它方法联用广泛应到生物样品的分析中。本论文的主要内容是研究ICP-MS在生物分析中的新应用,主要包括蛋白质定量方面以及单细胞分析方面的应用。研究结果如下:
1、建立了基于镧系元素标记HPLC／ICP-MS的蛋白质的相对定量分析方法。目前定量蛋白质组学仍然面临着巨大的挑战,这为分析化学提供了相当大的机会。目前常用的定量蛋白质组学的方法,主要依赖于同位素标记和有软离子源的生物质谱技术。近来电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS)作为生物质谱技术的补充,被广泛应用于蛋白质的定量分析中。在此方法中我们选用双官能团试剂二乙烯三胺五乙酸二酐(DTPAA)作为元素标记蛋白的桥梁试剂,两个混合蛋白样品含有相同的蛋白核糖核酸酶A、细胞色素C和溶菌酶,但不同的样品中三种蛋白的混合比例不同。两种样品分别用稀土元素Ce和Sm标记。在经阳离子交换色谱分离以后,通过ICP-MS得到蛋白上标记的Ce和Sm的量,从而实现蛋白质的相对定量分析。在该方法中完整蛋白不经酶解就可以进行定量,这为为自上而下的蛋白质定量提供了新的分析技术。
2、建立了基于镧系元素标记HPLC／ICP-MS的蛋白质的绝对定量分析方法。蛋白质的定量主要有两种形式,蛋白质的绝对定量和相对定量,但是蛋白质的绝对定量更有意义。因此在建立了基于ICP-MS的蛋白质相对定量方法以后,我们又进一步进行了蛋白质的绝对定量分析。此处选用了另外一种双官能团试剂马来酰基.单氨.四氮杂环十二烷四乙酸(Maleimido-mono-amide-DOTA)。选用的两种混合蛋白样品分别为牛血清白蛋白和胰酶抑制剂的混合液、卵清白蛋白和胰酶抑制剂的混合液,且三种蛋白含有的巯基数目是已知的。一种样品选用Ce进行标记,另一种样品的标记元素则为Sm,标记完成后混匀经尺寸排阻色谱分离,通过ICP-MS分析标记元素,并用柱后同位素稀释法实现Ce和Sm的精确定量。根据得到的金属的绝对量即可实现完整蛋白的绝对定量分析。
3、建立了用ICP-MS进行单细胞分析的方法。金属元素是生物体系的重要组成部分,同时金属类药物在治疗疾病方面也起到了至关重要的作用。随着纳米科学的发展,金属纳米颗粒被广泛应用。相对而言测定细胞中金属元素的总量相对容易,然而单细胞中金属元素的定量仍很困难。在本实验中我们建立了一种TRA-ICP-MS分析经量子点暴露的单细胞中Cd含量的方法。选用两种不同的细胞,再用不同材料修饰的量子点暴露以后,直接进入ICP-MS进行分析。同时用量子点颗粒作为校正标准,即可实现单细胞中Cd的定量。从而为ICP-MS在单细胞中的应用开辟了新的途径。