体液及单细胞中钙镁铁形态分析新技术新方法研究

Single-cell analysis has an important significance to study the structure and function of cells, the rule and the essence of the life activities, disease diagnosis, and drug design. Calcium, magnesium and iron are the essential elements in life activities and have important relationship with serious disease development. This project will be developed a new interface of capillary electrophoresis (CE) with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), a single cell sampling device and an ultrasonic micro-dialysis (USMD) device; The speciation analyses of calcium, magnesium and iron will be studied using USMD-CE-ICP-MS in healthy body fluids and red blood cells; The established methods will be applied to determine species of calcium, magnesium and iron in the body fluids and red blood cells of the patients with diabetes and hypertension; The species comparisons of calcium, magnesium and iron will be investigated between healthy people and patients with diabetes and hypertension in the corresponding system; The unknown species of calcium, magnesium and iron were characterized using mass spectrometry. The project will get 2 invention patents and publish more than 10 SCI papers. The impact factors of 6 papers will be higher than 3. The project will promote the development of life sciences, metallomics and clinical medicine, and provide new analytical methods and procedures for the study of life science and other related fields, and produce the scientific bases for revealing relationship of the species of calcium, magnesium and iron with the serious diseases such as diabetes and angiocardiopathy.

单细胞分析对于研究细胞的结构和功能、生命活动的规律和本质、疾病的诊断、药物的设计有重要的意义。钙镁铁是生命活动中必不可少的元素又与重要疾病的发生发展有重要关系。本项目将研制毛细管电泳（CE）与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用的高效雾化新接口、单细胞进样装置及超声微透析(USMD)装置；建立USMD-CE-ICP-MS联用技术测定健康人体液及红细胞中钙镁铁形态分析新方法；用所建立的新方法来测定糖尿病及高血压患者体液和红细胞中的钙镁铁形态；进行健康人与糖尿病及高血压患者相应体系中钙镁铁形态对比分析；用质谱对未知钙镁铁形态进行表征。本项目将获得发明专利2项、发表SCI论文10篇以上、IF>3的论文6篇以上。本项目将促进生命科学、金属组学及临床医学等领域的研究，为生命科学及其它相关学科的研究提供新的分析手段和分析方法，为揭示钙镁铁元素形态与糖尿病、心血管疾病的产生及治疗的关系提供科学依据。

钙镁铁是生命活动中必不可少的元素又与重要疾病的发生发展有重要关系。本项目开展了CE-ICP-MS联用技术的建立及其在血浆中钙镁铁形态分析，红细胞中钙镁元素的形态分析，单细胞进样装置的研制及红细胞中铜的测定，单颗粒ICP-MS测定血清中CEA、CYFRA21-1、CEA和CA15-3的研究，开展了硼、氮共掺杂碳量子点的合成及其用于MnO4-的检测，基于功能化的SiO2@Au纳米复合物硼酸亲和分子印迹电化学发光传感器检测甲胎蛋白，基于空间分辨电化学发光免疫传感器同步检测糖类抗原19-9和糖类抗原24-2，硫、氮共掺杂碳量子点作为一种新型关-开纳米探针应用于6-硫鸟嘌呤的检测及其生物成像，双波长比率型电化学发光免疫传感器用于检测β-淀粉样蛋白及电化学发光免疫传感器检测人血清中CA15-3。本项目通过上述研究获得了如下重要结果：（1）健康人血浆中十种镁形态及四种铁形态、糖尿病患者血浆中八种镁形态及五种铁形态；（2）健康人血浆中8种钙形态、HbA1c为11.2%的糖尿病患者血浆中7种钙形态；（3）与健康人红细胞镁形态相比：糖尿病患者红细胞中镁的总浓度和游离镁离子浓度明显降低；对于相同的镁形态而言，随着2型糖尿病患者HbA1c的增高，Mg1镁形态含量升高，其它镁形态含量降低；对于不同的镁形态而言，Mg10含量是随着2型糖尿病患者HbA1c的增高而升高，Mg10有可能成为糖尿病新的标志物，为糖尿病的研究提供了有重要参考价值的数据。本项目共发表学术论文23篇，其中SCI收录论文21篇，含SCI一区论文8篇、二区论文10篇，中文核心期刊论文2篇，发明专利授权2项，邀请学术报告5次，培养博士3人、硕士7人，圆满地完成了项目研究任务、达到了预期目标。本项目的研究成果为生命科学及其它相关学科的研究提供新的分析手段和分析方法，为揭示钙镁铁元素形态与糖尿病的产生及治疗的关系提供科学依据。