人类向环境排放的重金属日益增多,不仅污染了土壤和水体环境,也给人类本身的健康造成极大的危害。传统的治理水体中重金属方法,如沉淀法、活性炭法、螯合树脂法等,操作繁琐,费用昂贵。而藻类是一种非常有希望的替代方法,对重金属吸附和富集能力较强,不产生二次污染,原料廉价易得分布广。藻类吸附重金属的研究,已经成为一个热点。
对藻类吸附重金属的定量和定性研究,会使用到ICP-MS。目前,利用ICP-MS 对于细胞内金属含量的常规测定方法为:通过离心或过滤将细胞从其天然培养介质中分离出来,再用新鲜介质进行清洗,然后用酸消解后上机检测。采用这种方法可以得到一定数量细胞中金属的总量,而无法获得单个细胞的相关数据。只能通过假定所有细胞内含有的金属颗粒或离子浓度相同,通过计算获得。
单细胞ICP-MS具有可以极ng确地对单个细胞中金属离子或纳米颗粒进行定量的优势,一次性检测的细胞数量也大于显微镜方法。可以用于监控单细胞对金属离子和纳米颗粒的摄入和排出行为,从而改进藻类吸附重金属的方法,并对生物曝露风险进行研究和评估。
本文利用SC-ICP-MS 技术测定单个淡水中藻类(Cyptomonas ovata)对金离子和金纳米颗粒的摄入行为。
样品
细胞培养液的浓度为200,000 细胞/mL,分别曝露于不同浓度的金离子和金纳米颗粒(60 nm,NIST 8013)溶液中。藻类曝露过程研究在20 ℃下进行,以光照12 小时、黑暗12 小时为一个循环,循环三次,共72 小时。
藻类细胞在不同浓度的金离子浓度和金纳米浓度溶液下暴露
测定时,取出1mL样品,经过下面的前处理后,进行单细胞ICP-MS分析。
实验
使用NexION 2000 ICP-MS,Asperon ™单细胞雾室, Syngistix ™操作软件配备单细胞模块。
NexION 2000 ICP-MS及实验条件
实验结果
上图显示了随着曝露时间的增加,含有金元素的细胞数量增加,同时含有多个纳米颗粒的细胞数量也增加。单个60 nm 金颗粒对应着约1800 ag,上图(A)-(D)中,横坐标1700 ag 附近有一个很明显的峰值,代表细胞内含有一个纳米颗粒(1NP/1C)。随着曝露时间从2 小时(图(A))到74 小时(图(D))3400 ag 处和5200 ag 处出现了信号峰,代表细胞内出现了两个和三个纳米颗粒(2NP/1C 和3NP/1C)。
SC-ICP-MS 的主要优势之一在于不仅能测定含有纳米颗粒的细胞的数量,还能够确认含有一个或多个纳米颗粒的细胞的比例。上图显示了不同培养液纳米颗粒浓度中,含有不同数量纳米颗粒的细胞的百分含量随时间的变化情况。无论是随着曝露时间的增加,还是培养液纳米颗粒浓度增加(从200,000 到600,000 part/mL), 含有1 个纳米颗粒的细胞数量都增加。相同的趋势也出现在培养液纳米颗粒浓度为600,000 part/mL 时,含有两个和三个纳米颗粒的细胞数量。当培养液浓度为200,000 part/mL 时,含有两个及以上纳米颗粒的细胞数量太少,其数量跟曝露时间的相关性不明显。
为观察细胞对金离子的摄入行为,藻类细胞被分别曝露于1、2、3 μg/L 金离子溶液中74 小时,曝露过程中,在第2、第28 和第74 小时对溶液取样进行分析。无论培养液金离子起始浓度是多少,随着时间的增加,每个细胞中含有金离子的平均值(ag/cell)都明显下降。随着曝露时间和初始金离子浓度增加,含有金的细胞百分比呈现增加的趋势。这些数据说明,存在某种细胞作用机制,限制了细胞对金的摄入,而这种机制受培养液中金离子浓度的显著影响。
实验中,还验证了Asperon ™单细胞雾室可保证细胞存活率,空白实验,以及验证纳米颗粒存在细胞内部等实验。
结论
本文介绍了SC-ICP-MS 在检测藻类细胞内部金属离子和纳米颗粒含量的能力。随着曝露在金纳米颗粒培养液的时间和培养液浓度的增加,含有一个纳米颗粒的细胞比例增加;而含有2 个或3 个纳米颗粒的细胞比例只在高培养液浓度(600,000 part/mL)时才随时间而增加。与此相对,在金离子培养液中,随着曝露时间和培养液浓度的增加,含有金的细胞数量有所增加,但每细胞中含有的金并没有增加。
想要了解更多详情,请扫描二维码下载完整的应用报告。
一、药物稳定性研究: 药物剂型的选择是以对药物的理化性质、生物学特性及临床应用需求等综合分析为基础
在生命科学领域中,生物体的摄入行为、耐受性和积聚效应是药学和毒理学研究必须关注的。而这些领域中,快速对个别细
上次我们介绍了单颗粒ICP-MS 的原理,可以高分辨的检测到每个小至纳米尺寸的颗粒中的元素类型,颗粒尺寸,并可
17 December 2019 , 17:00 - 18:00 AM (Beijing)REGISTER &nb
由生物芯片北京国家工程研究ZX、北京博奥晶典生物技术有限公司(以下简称“博奥晶典”)主办的“单细胞组学技术与
瑞士Cytosurge公司的多功能单细胞显微操作系统Flui
无数细胞生物学研究实验表明,制备高质量的单细胞悬液是开展下游实验的关键环节。但在单细胞制备过程中,你是不是常
原代细胞 (primary cell) 是指从机体的组织(如人体组织、小鼠组织等)经特定方法获得单个细胞,并在体外
实验目的:制备小鼠肝、肾、脾的单细胞悬液实验仪器:单细胞悬液制备仪,研磨套装管,滤管,移液枪,培养皿,镊子,
单细胞技术对科学家研究人类健康和疾病的方式产生了巨大的影响对CAR T细胞血液肿瘤的效果(1)认知功能障碍的机