Een onderzoeksteam van DGIST heeft onlangs een technologie ontwikkeld om massaspectrometriebeeldvorming met hoge resolutie te verkrijgen in micrometerformaat, levende biologische monsters zonder chemische voorbehandeling in de algemene atmosferische drukomgeving.

Deze prestatie werd geleid door Professor Dae Won Moon en Dr. Jae Young Kim van de afdeling Nieuwe Biologie van DGIST. Massaspectrometrie-beeldvormingssysteem is een technologie om te meten hoeveel van een stof in een bepaald gebied bestaat, aangezien het biomoleculaire informatie van weefsels en cellen verwerft. Het verwerft ook de ruimtelijke verdeling van biomoleculen door de massa van biomoleculen te meten door biomoleculen uit weefsels en cellen te desorberen.

Onderzoekers gebruiken meestal een ionenstraaldesorptiesysteem of een laserdesorptiemethode waarbij biomolecuulmonsters in vacuüm worden gescheiden om massaspectrometrische beelden met hoge resolutie te verkrijgen. Echter, om het monster nauwkeurig te analyseren door het in een vacuümkamer te plaatsen, voorbehandelingsprocessen zoals het snijden van de bevroren monsters of chemische behandeling waren vereist. In het proces, bijwerkingen opgetreden, zoals beschadiging van de monsters of verlies van moleculaire informatie.

Hoewel er over de hele wereld onderzoek is gedaan naar massaspectrometrie en massaspectrometrie-beeldvormingsmethoden in de atmosferische drukomgeving, ze zijn niet direct toegepast in de biomedische wetenschap en geneeskunde vanwege de prestatiebeperking van ioniserende biologische monsters onder atmosferische druk,

In de studie, het onderzoeksteam gebruikte een femtoseconde laser om biomoleculen uit biologische monsters te desorberen en een plasmastraal om biomoleculen te ioniseren en tegelijkertijd massaspectrometrie van biologische monsters te analyseren. Verder, de onderzoekers verspreidden gouden nanodeeltjes op een biologisch monster door gebruik te maken van endocytose van levende weefsels, en veranderde de lichtabsorptie-eigenschappen van biologische monsters, zodat desorptie van biomoleculen gemakkelijk kan plaatsvinden met een laag laservermogen.

Om technische problemen op te lossen die kunnen optreden tijdens atmosferische drukionisatie, ze hebben een ionentransmissieapparaat toegevoegd, een laserfocuslens, een 2D-scanfase, en een signaalsynchronisatiecircuit tussen apparaten en voltooide het systeem.

Met behulp van dit systeem, ongeveer 250 biomoleculestoffen werden geëxtraheerd uit hippocampale weefselsecties van muizenhersenen, en massaspectrometriebeeldvorming met een resolutie van 3 m of minder werd verkregen uit 10 biomolecuulmaterialen. In aanvulling, aangrenzende weefselsecties genomen van dezelfde ratten werden gebruikt om de effectiviteit van het geneesmiddel op biopsieniveau te bepalen.

Door de bevindingen van dit onderzoek, verwacht wordt dat de betrouwbaarheid van de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen kan worden verbeterd en het offeren van proefdieren kan worden verminderd door een massaspectrometriebeeldvormingssysteem te gebruiken als een op organisaties gebaseerde technologie voor het screenen van geneesmiddelen.

Professor Maan zei:"Je kunt een grote hoeveelheid onbeschadigde informatie over biomoleculen verkrijgen uit biologische monsters die metabolische activiteit hebben. je kunt het in hoge resolutie visualiseren. Daarom, deze technologie zal een aanzienlijke bijdrage leveren aan moleculair biologisch onderzoek." Hij voegde eraan toe:"We zullen verdere studies uitvoeren om het bereik van het molecuulgewicht dat in het monster kan worden gedetecteerd uit te breiden en deze te gebruiken op het gebied van medische diagnose, zoals de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelenscreening en massaspectrometrische endoscopie."