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Die Single-Sonde wurde für die Umgebungs MSI Analyse der aufgeschnittene Mausnierengewebe 15 erfolgreich eingesetzt. Die Vorrichtung verwendet den Mechanismus der Oberflächenflüssigkeit Mikroextraktion (1a), die hocheffiziente Analyten Extraktion aus einem kleinen Bereich, was zu reichlich Ionensignale Intensitäten in den MSI Ergebnisse. Zum Beispiel haben die Signalintensitäten von mehr als 10 7 seit einigen reichlich Metaboliten (Abbildung 2a) erreicht. Eine große Anzahl von Metaboliten wurden in dieser Weise erfasst wird , einschließlich einer Anzahl von Sphingomyelin (SM) und Phosphatidylcholin (PC) -Spezies wie [SM (34: 1) + Na] + (725,5575 m / z), [PC (32: 0) + H] + (734,5700 m / z), [PC (34: 1) + Na] + (782,5696 m / z) und [PC (38: 5 + Na)] + (814,5726 m / z). Diese Verbindungen wurden mit hoher Massenauflösung und Massengenauigkeit identifiziert, wenn gekoppelt toa hochauflösenden Massenspektrometer. So wurde beispielsweise die Identifikation mit weniger als 4 ppm m / z Massengenauigkeit (dh die Differenz zwischen den beobachteten und theoretischen Werte) für jeden Metaboliten (2b) in hier dargestellten Ergebnisse erzielt. Darüber hinaus analysiert Tandem MS (dh, MS / MS) wurden auch für sicherer Identifizierung von Spezies von Interesse durchgeführt. 15
Aufgrund der Fähigkeit , kann eine effiziente Flüssigkeitsmikroextraktion der Durchführung auf einer kleinen Fläche, die Single-Sondenvorrichtung verwendet werden , 15 eine hohe räumliche Auflösung MSI Experimente unter Umgebungsbedingungen durchzuführen. Zum Beispiel haben detaillierte MS Bilder von Maus - Nierenschnitten erhalten wurden , die räumliche Verteilung von ausgewählten Metaboliten darstellt (Abbildung 2c). Die räumliche Auflösung des MS Bild wurde bestimmt 8,5 um, werden im Anschluss an die weit verbreitete Metrik, um die Transiti des Habens. auf Punkt einer scharfen Funktion innerhalb einer 20-80% Intensitätsänderung des MS - Signals bestimmt 18 Im Fall von Phospholipid [PC (38: 5 + Na)] + auf der Maus Nierenschnitt, das Feature Übergang zwischen der inneren Medulla und die äußere Medulla erfolgt über einen Zyklus in der Chronogramm ist eine Intensitätsänderung von mehr als 20-80% Bereich zeigt. Basierend auf der Probenbewegungsgeschwindigkeit (10,0 & mgr; m / s) und MS Datenerfassungsrate (0,85 sec / Spektrum), die Probe in einer MS Bewegungsdistanz Zyklus scannen (8,5 & mgr; m), dh die MSI - räumliche Auflösung, kann berechnet werden (Abbildung 2d). Diese räumliche Auflösung gehört zu den höchsten noch für Umgebungs MSI Techniken auf biologische Proben durchgeführt erreicht.
Für SCMS war die Single-Sonde der Lage , die Analyse der einzelnen Live - HeLa - Zellen 16 zu erreichen. Die Spitze Größe der Single-Sonde ist in der Regel weniger als 10 & mgr; m (Abbure 3a), die direkt in vielen Typen von eukaryontischen Zellen eingeführt werden , die klein genug ist, dessen Durchmesser von ~ 10 um, für die Extraktion und MS - Analyse. Der Einführvorgang der einzelsträngigen Sondenspitze in eine Zelle kann visuell unter Verwendung eines digitalen Stereo - Mikroskop beobachtet werden (Abbildung 3b), und die Zellmembran Penetration kann durch die schnelle und signifikante Änderung der Massenspektren von PBS (oder frische Zellkultur bestätigt werden mittel) an intrazelluläre Verbindungen (Figuren 3c und 3d). Die Experimente können in sowohl positive als auch negative Ionen Modi durchgeführt werden, um breitere Typen von molekularen Spezies erkennen. Beispielsweise 18 verschiedenen Lipidarten wurden im positiven Modus identifiziert, einschließlich der Sphingomyeline (SM) und Phosphatidylcholine (PC), während Adenosin - Phosphaten (AMP, ADP und ATP) wurden im Negativ - Ionen - Modus (Fig 3c und d) nachgewiesen. Die Zeitverzögerung zwischen der Single-Sonde Einfügung into einer Zelle und der Signalerfassungs betrug typischerweise weniger als zwei Sekunden, eine nahezu Echtzeit-Erkennung von zellulären Metaboliten ermöglicht. SCMS wurde auch auf Experimenten angewendet , wo Zellen , die mit Antikrebsmitteln behandelt wurden (beispielsweise OSW-1, Paclitaxel und Doxorubicin) 19]. Die entsprechenden Arzneimittel können bei einer Reihe von Konzentrationen (dh 10 nM, 100 nM, 1 uM und 10 uM) in HeLa - Zellen nach 4-stündiger Behandlung nachgewiesen werden in DMSO (Dimethylsulfoxid), die unbehandelten Zellen unter Verwendung (Hinzufügen DMSO nur ) als die Kontrollen. Die MS - Signale von Drogen waren nicht innerhalb der extrazellulären PBS oder der Kontrolle (Abbildung 3e), wurden aber in den einzelnen Zellen , die die Single-Sonde MS - Technik nachgewiesen werden (Ergebnisse nur 100 nM Behandlung sind in Abbildung 3f gezeigt). Weil die Zellen mit PBS (oder frisches Zellkulturmedium) gespült wurden extrazellulären Verbindungen und Verunreinigungen zu entfernen, die Detektion von endogenen Metaboliten (zB Zelllipiden einerd Adenosin - Phosphate) und exogene Verbindungen (zB Krebsmedikamente) anzeigt , daß die einzelsträngige Sonde MS Technik intrazellulären Verbindungen zu analysieren , verwendet werden können.

Abbildung 1. Die Herstellung und Einrichtung der einzelnen Sonde für Umgebungs MSI und SCMS Analyse a . ) Herstellung Verfahren der Einzelsonde. B) Foto eines gefertigten Einzel Sonde an einem Glasträger. C) Fotografie des Single- mit einem Massenspektrometer. d) Schematische Darstellung der Einzel Tastkopfeinstellung gekoppelt mit einem Massenspektrometer angebracht Tastkopfeinstellung. Während eines Experiments wird das Probenahme Lösungsmittel kontinuierlich aus der Spritze vorgesehen, die Ionisierung Spannung an die leitfähige Vereinigung von dem Massenspektrometer zugeführt wird, zwei digitale Mikroskopen verwendet Probe Platzierung zu überwachen, die motorisierte XYZ-StativsSystem wird verwendet , Probe Bewegung zu steuern, und ein Massenspektrometer für die Analyse. e) Foto des individualisierten digitalen Stereoskop - System f . ) Foto zeigt die digitale Stereoskop zu der Ionenquelle Trennstellenflansch durch einen optischen Platte angebracht verwendet. Bitte klicken Sie hier , um die sehen eine größere Version dieser Figur.

Abbildung 2. Die Ergebnisse einer Umgebungs MSI Studie einer Maus Nierenschnitt mit hoher räumlicher und Massenauflösung. A) Eine repräsentative Massenspektrum aus der Single-Sonde MSI. Die maximale Intensität der nachgewiesenen Metaboliten können mit ihren Massengenauigkeit. C 3,39 x 10 7 (willkürliche Einheiten). B) Eine Auswahl der nachgewiesenen Metaboliten angegeben erreichen)MS Bilder von [PC (32: 0) + H] + und [PC (34: 1) + Na] + von einem Maus - Nierenschnitt bei 8,5 um räumliche Auflösung gemacht. PC: Phosphatidylcholin. Maßstabsbalken: 2 mm; 0,20 mm (kleines Bild) d) Bestimmung der räumlichen Auflösung des MS Bild für. [PC (38: 5) + Na] + (angepasst mit Genehmigung aus Lit. 15). Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 3. Die Ergebnisse einer Umgebungs SCMS Analyse der Arzneimittel - behandelten HeLa - Zellen mit hoher Massenauflösung. A) Vergrößerte-in Fotografie der Single-Sondenspitze eine typische Größe von <10 & mgr; m im Durchmesser zeigt. B) Foto an dem Punkt gemessen von Single-Sonde Einsetzen in eine HeLa-Zelle. Maßstabsbalken: 50 & mgr; m.c) Eine typische positive Ionenmodus - Massenspektrum mit den Identifikationen einer Anzahl von PC (Phosphatidylcholin) -Spezies. d) Eine repräsentative Liste von Metaboliten aus SCMS Analyse von HeLa - Zellen nachgewiesen sowohl in den positiven und negativen Ionenmodus. ef) Massenspektren für die Kontrolle und behandelt (100 nM OSW-1) Zellen (mit Genehmigung aus Lit. 16 angepasst). Bitte hier klicken , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung S1. Schaltplan der elektronischen Vorrichtung verwendet , um Kontaktschließsignal zu erzeugen , für Massenspektrometer Daten zu sammeln. Bitte klicken Sie hier , um diesen Wert anzuzeigen oder herunterzuladen.