[發明專利]質譜單細胞分析裝置及方法

在審

• 申請號: 202110962812.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113866252A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 施露露;張濤;聞路紅;丁昆
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所;寧波華儀寧創智能科技有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01N27/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種質譜單細胞分析裝置及方法，所述質譜單細胞分析裝置包括反電極，所述反電極用于獲取激光物理參數；激光單元，所述激光單元包括激光器和控制單元；檢測單元，所述檢測單元用于檢測激光物理參數；記錄單元，所述記錄單元用于記錄激光物理參數；光束控制單元，所述光束控制單元用于控制激光灼蝕指定的細胞；移動單元，所述移動單元用于移動電噴霧毛細管選擇性地移動到任一細胞的上側，或移動到質譜進樣口。本發明具有精度高、效率高等優點。

技術領域

本發明涉及細胞分析，特別涉及質譜單細胞分析裝置及方法。

背景技術

代謝組學是繼基因組學，轉錄組學和蛋白質組學之后,系統生物學的重要領域.代謝組學技術可使基因和蛋白表達的微小變化在代謝物水平得到放大,并將代謝信息與病理生理過程中生物學事件關聯起來，從而了解機體生命活動的代謝過程。代謝物是具有不同理化特性的小分子，豐度水平差異很大，這使得它們的鑒定和分析具有挑戰性。同時，近年來，科學家發現細胞間存在異質性，不同功能表型的混合細胞群體以一種動態平衡的方式存在,然后在不同狀態下經歷表型的轉變，呈現的形態各異、高等生物存在的細胞極性分化、細胞離體培養常有的表型差異、生長差異和周期差異等。因此，單細胞水平的代謝分析今年來取得了快速的發展，但方法還不夠完善，未像單細胞測序如此成熟。

通常，光譜分析法，如傅里葉變換紅外光譜法、核磁共振(NMR)和質譜技術與分離技術如氣相色譜法、高效液相色譜法(HPLC)和毛細管電泳相結合，已被用于代謝組學。質譜(MS)是一種多功能技術，與色譜分離相結合，可以提供具有高選擇性和靈敏度以及寬動態范圍的復雜樣品的定性和定量分析。然而，傳統的質譜方法耗時且涉及大量的樣品制備。直接采樣方法的應用，如流動注射電噴霧電離(ESI)，可以避免色譜分離，但不能避免可能影響樣品完整性的大量樣品制備，在某些情況下，可能會導致代謝物降解。因此，這些技術通常會限制樣品的選擇并阻礙其原位分析。

這些問題中的一些可以通過使用大氣壓離子源來緩解。大氣壓離子源的最新進展，例如實時直接分析(DART)、解吸電噴霧電離(DESI)、大氣壓紅外基質輔助激光解吸電離(AP IR-MALDI)和激光燒蝕電噴霧電離(LAESI)可以直接分析細胞和組織樣品，而無需進行大量樣品制備。使用DART、DESI和MALDI技術分析細胞、細胞培養物和細胞提取物可能有其自身的局限性，例如分析物的覆蓋范圍、僅表面取樣和定量限制。根據某些實施方案，LAESI-MS可以提供原位細胞和組織分析，

目前的激光解吸離子化，特別適用于難揮發的合成聚合物和熱不穩定的有機分子、生物分子的分析。但必須具有能較好吸收激光的物質才能產生解析，檢測上限低于3000。且獲得分子離子和有結構信息的碎片，適于結構復雜、不易氣化的大分子。而電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子量大，穩定性差的化合物，也不會在電離過程中發生分解，它適合于分析極性強的大分子有機化合物。因此兩者結合形成了激光解析電噴霧電離技術，增加了化合物檢測、分析的范圍。

目前存在的問題：

1、激光解吸電噴霧技術目前為激光照射、電噴霧同時進行，未對激光解析、電噴霧電離的順序、時間進行優化。

2、僅表面取樣，定量限制、分析物的翻蓋范圍有限。

3、電噴霧試劑使用量較大，無法滿足哺乳動物單細胞(體積僅約為一皮升)常規分析方法的檢測要求。

發明內容

為解決上述現有技術方案中的不足，本發明提供了一種高效率、高精度的單細胞分析裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

質譜單細胞分析裝置，所述質譜單細胞分析裝置包括顯微鏡、質譜、電噴霧毛細管、高壓電源、培養皿；其特征在于，所述質譜單細胞分析裝置還包括：

反電極，所述反電極用于獲取激光物理參數；

激光單元，所述激光單元包括激光器和控制單元；