在国家自然科学基金委和中国科学院的大力支持下Q中U院化学所zM分析化学院重点实验室的研Ih员长期致力于动物l织质谱成像技术的研究Q先后开发了pd分子新QAnal. Chem. 2012, 84, 465; Anal. Chem. 2012, 84, 10291; Anal. Chem. 2013, 85, 6646;Q，q对半脑~QAnal. Chem. 2014, 86, 10114Q、肿瘤{Uȝ生物模型鼠QAnal. Chem. 2015, 87, 422Q的脑、肾、脾{组l进行了分子l织学质谱成像研I。最q，研究人员发展了一U通用、免标记的直接质谱成像方法，快速检ƈ对小鼠体内的纳c管、石墨烯和碳量子点等纳cx料进行定量成像研I。相关结果发表在q期的《自?dng)U米技术》（Nature Nanotech. 2015, 10, 176Q杂志上?
纳cx料因为其独特的物理化学性质Q在材料学领域具有非常广阔的应用前景。近q来Q由于碳U米材料在药物输送、光动力学治疗、组l工E以?qing)生物成像等斚w的重要h(hun)|而成为生物医学研I域的热点材料。但是有关碳U米材料的生物效应及(qing)生物安全性问题目前依然存在争论，因此生物l织中的纳cx料的生物分布研究h重要的实际h(hun)|其是亚器官的生物分布成像研IӞ有助于揭C纳cx料与生物体之间的怺作用。但是目前ؓ(f)止，q方面研I仍~Z实用有效的方法?
对于纳cx料的生物监测或成像，通常采用攑ְ性同位素或荧光标记法Q因Ҏ(gu)费力且标记物有解ȝ可能而具有一定局限性。而免标记的光谱学Ҏ(gu)又存在成像速度慢、发光信号弱、背景干扰强{缺炏V质谱成像技术提供了一U同时获取生物样品Ş貌及(qing)其分子信息的(g)手D，各个U类分子可以?0微米?qing)以下的I间分L率被独立的检出来。这U技术属于内源性的“免标记”法Q因为分子都有其固有质量Q只要分子可以被d化就可以被检出来。在质谱成像中最常用的分子离子化Ҏ(gu)是基质辅助激光解吸／늦QMALDIQ，但需要有机基质（通常物?0000倍）(j)与目标样品共l晶q用Ȁ光照。基质吸收激光辐后被快速激发ƈ蒸发Q随后共l晶的样品被转移到气相环境，样品分子可以通过的电(sh)药{Uȝ子化。然而，没有实过MALDI质谱(g)完整碳U米材料的能力，因ؓ(f)很难扑ֈ与其q晶的合适的。如果没有基质，完整的分析物很难被释放到气怸。而且Q碳U米材料的巨大分子量也远q超Z质谱能够(g)的质量范围?
Z解决q个问题Q研Ih员放弃传l基质，发现q利用碳U米材料在外激光解吸电(sh)过E中产生的固有碳负离子簇QC2-C10Q指U信P该质׃号几乎不受Q何生物分子的背景信号q扰。结合飞行时间质谱，同时实现了小鼠体内碳U米材料的亚器官质谱成像和定量分析。该d质谱指U信L(fng)发现Q克服了传统质谱Ҏ(gu)无法直接(g)纳cx料的NQ将质量信号H口转移C质谱灉|度高的小分子质量范围。与传统的标记方法相比，该激光解吸电(sh)质谱分析方法由于采用内源性的化学信号Q避免了标记基团在活体@环过E中可能产生的解R衰变或者失zR同Ӟ与免标记的光谱方法相比还h高信噪比、低背景q扰以及(qing)准确可靠的优炏V?
研究人员证实q比较了纳c管、石墨烯和碳量子点的亚器官生物分布。研I发玎ͼ纳c管和碳量子点在肾中主要分布在外部的实质区域。而在脄l中Q这三种纳cx料主要分布在脄U质区域Q还发现在边~区中碳U米的度最高。定量结果表明，寸较大的未修饰纳c管和石墨烯主要富集在肺l织中，而碳量子点主要停留在内皮|状pȝ丰富的肝和脾中。此外，q意外的发现量子点在小鼠器官中的超长清除时间。最后，该Ҏ(gu)拓展到小鼠肿瘤组l中药物负蝲的碳U米成像以?qing)二化gl纳cx料的l织成像研究?
q些重要的应用和发现Q进一步表明该Ҏ(gu)可以l合质谱成像和定量的优点Q进行纳cx料与生物体系怺作用研究Qƈ有望发展成ؓ(f)一U碳U米材料乃至其它U米材料生物分析的通用Ҏ(gu)。论文发表后QNature Nanotechnology杂志专门邀(g)请国际知名质谱学专家Richard W. Vachet撰文在同期的“新闻视角”专栏评论：(x)“这U成像技术提供了一U强大的zM定量U米材料的方法，一个特别让人激动的优势是该Ҏ(gu)可拓展同时检纳cx料及(qing)光q的蛋白质或其他生物分子Q将深层ơ揭C生物分子和材料的相互作用。无论如何，zMU米材料的质谱成像研I将有一个光明的未来”。详情请参阅Molecular Histology: More than a picture, Nature Nanotech. 2015, 10, 103-104?
质谱成像揭示纳cx料的亚器官生物分?
