Massespektrometrisk billeddannelsesteknik gør diagnosticering nemmere og smartere

Et forskerhold ved DGIST har for nylig udviklet en teknologi til at erhverve højopløsnings massespektrometrisk billeddannelse i mikrometerstørrelse, levende biologiske prøver uden kemisk forbehandling i det generelle atmosfæriske trykmiljø.

Denne præstation er blevet ledet af professor Dae Won Moon og Dr. Jae Young Kim fra afdelingen for New Biology på DGIST. Massespektrometrisk billeddannelsessystem er en teknologi til at måle, hvor meget af et stof der findes i en bestemt region, når det erhverver biomolekylær information om væv og celler. Det erhverver også den rumlige fordeling af biomolekyler gennem måling af massen af ​​biomolekyler ved at desorbere biomolekyler fra væv og celler.

Forskere bruger typisk et ionstråledesorptionssystem eller en laserdesorptionsmetode, hvor biomolekyleprøver adskilles i en vakuumtilstand for at opnå et massespektrometrisk billedmateriale i høj opløsning. Imidlertid, for nøjagtigt at analysere prøven ved at placere den i et vakuumkammer, forbehandlingsprocesser såsom skæring af de frosne prøver eller kemisk behandling var påkrævet. I processen, der opstod bivirkninger, såsom at beskadige prøverne eller tab af molekylær information.

Selvom forskning i massespektrometri og massespektrometrisk billeddannelsesmetoder i atmosfæretryksmiljøet er blevet udført rundt om i verden, de er ikke blevet direkte anvendt i biomedicinsk videnskab og medicin på grund af ydeevnebegrænsningen af ​​ioniserende biologiske prøver under atmosfærisk tryk,

I undersøgelsen, forskerholdet brugte en femtosekundlaser til at desorbere biomolekyler fra biologiske prøver og en plasmastråle til at ionisere biomolekyler og analyserede massespektrometri af biologiske prøver på samme tid. Desuden, forskerne spredte guldnanopartikler på en biologisk prøve ved at bruge endocytose af levende væv, og ændret lysabsorptionsegenskaberne for biologiske prøver, så biomolekyledesorption let kan forekomme med lav lasereffekt.

For at løse tekniske problemer, der kan opstå under atmosfærisk trykionisering, de tilføjede en iontransmissionsenhed, en laserfokuserende linse, et 2-D scanningstrin, og et signalsynkroniseringskredsløb mellem enheder og afsluttede systemet.

Ved at bruge dette system, omkring 250 biomolekyle stoffer blev ekstraheret fra hippocampus vævssnit af musehjerne, og massespektrometrisk billeddannelse med opløsning på 3 μm eller mindre blev opnået fra 10 biomolekylematerialer. Ud over, tilstødende vævssnit taget fra de samme rotter blev brugt til at bestemme effektiviteten af ​​lægemidlet på biopsiniveau.

Gennem resultaterne af denne undersøgelse, det forventes, at pålideligheden af ​​udviklingen af ​​nye lægemidler kan forbedres, og ofringen af ​​forsøgsdyr kan reduceres ved at bruge et massespektrometrisk billeddannelsessystem som en organisationsbaseret lægemiddelscreeningsteknologi.

Professor Moon sagde, "Du kan erhverve en stor mængde ubeskadiget biomolekyleinformation fra biologiske prøver, der har metabolisk aktivitet. På samme tid, du kan visualisere det i høj opløsning. Derfor, denne teknologi vil bidrage væsentligt til molekylærbiologisk forskning." Han tilføjede også "Vi vil udføre yderligere undersøgelser for at udvide molekylvægtsområdet, der kan påvises i prøven og bruge dem inden for medicinsk diagnose, såsom udvikling af nye lægemiddelscreening og massespektrometrisk endoskopi."