细胞中锌形态的微流控芯片/ICP-MS联用研究

本课题以微流控芯片与ICP-MS联用接口为突破点，采用一些独特的创新设计，将微流控芯片强有力的分离能力和ICP-MS超群的检测性能相结合，在微流控芯片上集细胞进样、溶膜、内容物分离、检测于一体，有效地解决细胞中锌形态活体筛选的稳定性问题，进而利用不同浓度的游离Zn(II)及配位剂处理细胞，考察细胞中锌形态分布的变化。比较不同条件下，细胞的生物学形态和功能特征与通过化学手段获得的金属锌的形态和亚细胞分布信息，揭示与锌有关的细胞信号传导、细胞增殖、凋亡等重要生理过程的化学分子基础。本研究的意义在于建立基于微流控芯片与ICP-MS联用的功能集成、技术集成、方法集成的细胞中锌形态分析平台，为将微流控芯片与ICP-MS联用应用于细胞中其它元素形态分析奠定基础，并为在分子水平上研究金属形态与细胞信号转导之间的关系提供科学的和有特色的实验方法。

本项目利用不同浓度的游离Zn(II)及其配合物处理细胞，考察细胞中锌分布的变化，探索细胞对外源锌胁迫的生理生化响应和锌形态对细胞内自平衡调节信号通路的影响，以阐述锌形态与选定通路细胞信号转导之间的关系。采用一些新的设计，将微流控芯片强有力的分离能力和ICP-MS超群的检测性能相结合，构建微流控芯片与ICP-MS联用分析元素形态的方法，开发了一系列分离富集形态的前处理技术。通过对锌形态与细胞生物指征和蛋白组的相关性分析，研究了以Zn(II)及其配合物作为小分子探针时，细胞中与锌有关的信号转导途径中关键蛋白的表达调控。初步实验结果表明，不同锌形态对于细胞的生长状态和相关信号通路具有一定的影响。本研究为从化学的角度寻找与细胞信号转导、细胞增殖、凋亡等重要生理过程有关的元素形态的物质基础提供了一个有潜力的实验平台。