The authors would like to thank Dr. Laskin (the Pacific Northwest National Laboratory) for sharing the motorized stage control software and MSI visualization program. We also thank Dr. Mao (the University of Oklahoma) for providing mouse organ samples and Mr. Chad E. Cunningham (the University of Oklahoma) for the assistance in machining and electronics work. This research was supported by grants from the Research Council of the University of Oklahoma Norman Campus, the American Society for Mass Spectrometry Research Award (sponsored by Waters Corporation), Oklahoma Center for the Advancement of Science and Technology (Grant HR 14-152), and National Institutes of Health (R01GM116116).

Hayvan kullanımı ve refah Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından incelenen ve onaylanan protokoller aşağıdaki Laboratuvar Hayvanları Bakımı ve Kullanımı NIH Kılavuzu&#39;na uygun olmalıdır. Fare doku örnekleri ortak çalışan Dr. Chuanbin Mao tarafından temin edildi. 1. Fare Doku Bölüm Hazırlık <ol><li> De küçük plastik merkezine çıkar (beyin, böbrek, karaciğer, vb) bir bütün fare organı (örneğin, 12-iyi hücre kültür plakası) yerleştirin ve yaklaşık 10 mm yükseklikte bileşiği kadar gömme dokuda daldırın. Doku gömme bileşikte ve organ istenen yönde (yani, sagital, koronal, vs.) yerleştirildiğinden emin oluşan hiçbir kabarcık olmadığından emin olun. </li><li> Hemen flaş dondurma sıvı azot içine dokuları yerleştirin. Uzun süreli depolama için, -80 ° C derin dondurucuda dondurulmuş örnekleri saklamak. </li><li> Donmuş fare organı alın ve bir temperatu içinde ° C -15 çözülmekontrol cryomicrotome yeniden. </li><li> Doku gömme bileşiğin yaklaşık 500 ul ve bir çelik tabanı üzerine güvenli doku istenen kesit oryantasyon bıçak sunulan böylece montaj kesit bir cryomicrotome üzerine yerleştirin. </li><li> Bölüm 12 mikron kalınlığında doku. polikarbonat mikroskop lamı üzerine kesitli doku dilimleri yerleştirin ve oda sıcaklığında 30 dakika boyunca kurumaya bırakın. Uzun süreli depolama için, -80 ° C derin dondurucuda dondurulmuş slayt saklayın. </li></ol> 2. Hücre Kültürü Not: Hücre kültürü, steril koşullar altında, biyolojik güvenlik kabini (Biyolojik Güvenlik Seviye II) &#39;de yapılmıştır. HeLa hücre hattı, bir model sistem olarak kullanılır, ve hücreler, aşağıdaki klasik protokoller ile tam kültür ortamı içinde kültürlenmiştir: <ol><li> Sıcak reaktifler (örneğin, tripsin, fosfat tamponlu tuzlu su (PBS), ve hücre kültür ortamı), 37 ° C arasındadır. Not: hücre kültür ortamı inorganik sa içeriyorLTS, amino asitler, vitaminler, ve diğerleri. bileşenlerin tam listesi için, üreticiden formülasyona bakın. </li><li> Hücre örneği (örneğin, 1 mi HeLa hücre süspansiyonu) elde edilir ve standart bir 10-cm hücre kültürü plakası tam hücre kültür ortamında 9 ml ekleyin. Başlangıç ​​hücre sayısı yaklaşık 0,5 x 10 6 hücre / ml &#39;dir. Artan yüzey hücre kültür plakası üzerinde% 70-80 olarak kaplanana kadar 2-3 gün boyunca% 5 CO2 ile 37 ° C &#39;de kültür içinde hücreleri tutun. Birbirini izleyen her tur için rekor hücre pasaj sayısı. </li><li> Hücre kültürü plakası hücre pasajlanmasını (yani, hücre bölünmesi) gerçekleştirin. <ol><li> Aspire büyüme ortamı ve hücreleri durulama 1x PBS 5 ml kullanın. steril aspirasyon ucunu kullanarak PBS çıkarın ve kültür plakasından hücreleri ayırmak için 37 ° C&#39;de ~ 5 dakika boyunca tripsin (% 0.25) 2.5 ml hücreleri inkübe edin. Not: Gerçek tripsin tedavi süresi belirli tripsin süreden göre optimize edilmesi gerekirct üreticisinden satın aldı. Aşırı tedavisi hücre ölümüne sebep olur ise yetersiz tedavi süresi, plakaya bağlı hücreler bırakır. </li><li> 7.5 ml tam hücre kültür ortamı eklenerek tripsin aktivitesi durdurun ve muntazam hücreleri (toplam hacim 10 mi) yeniden süspanse edin. SCMS örneklerinde (adım 2.4) kültür (adım 2.2) veya hazırlanması için hücre süspansiyonu kullanın. </li></ol></li><li> SCMS deneyler için hücre örnekleri hazırlayın. <ol><li> 12 oyuklu bir plaka içerisinde, bireysel mikro kapak slaytlar yerleştirin ve 1.8 ml hücre kültür ortamına ilave ve de hücre süspansiyonu, 0.2 mi. </li><li> Yavaşça plaka hafif bir sallama ile hücrelerin karışımı, 24 saat ~ 37 ° C&#39;de,% 5 CO2 ortamında inkübe edin. Kültürlenmiş hücrelere ilaç tedavisini gerçekleştirmek için, 12-iyi hücre kültür plakasına (DMSO içinde, örneğin (dimetil sülfoksit)), bir ilaç bileşiği çözeltisi ilave edilir. Not: nihai ilaç konsantrasyonu (örneğin, 10 nM, 100 nM, 1 uM ve 10 uM) ve treatment zaman (örneğin, 4 saat) çalışmaların belirli bir amaç doğrultusunda çeşitlidir. Hücreler mikro kapak slaytlar bağlı ve ÇKYS deneyleri (adım 6) için hazırdır. </li></ol></li></ol> 3. Tek-prob Fabrikasyon <ol><li> Bir lazer mikropipet çektirmenin içine çift delik kuvars tüp (iç çapı (ID) 127 mikron dış çap (OD) 500 mikron) yerleştirin ve bir çift delik kuvars iğneyi çekin. (Tüm birimler üreticinin birimleridir) Heat = 400, Fil = 3, Vel = 80, Del = 150 ve Pul = 250: başlangıç ​​noktaları olarak aşağıdaki parametreleri kullanın. çekti çift delik kuvars iğne sağlamak optimum prob özellikleri için bir konik uca sahiptir. ~ Diğer ucunda terk unpulled çift lümenli kuvars kılcal 5 mm uzunluğunda olacak şekilde çekilir ucu kesilir. Not: Lazer çektirmenin gerçek parametreleri aygıtının özel koşullara göre optimize edilmelidir. </li><li> erimiş silis kılcal bir ~ 80 mm bölümünü kesmek (ID 40 mikron, OD. çözücü olarak 105 mikron) kılcal sağlayan ve çift delik kuvars iğnenin düz ucunda bir delik içine yerleştirin. </li><li> erimiş silis kılcal (ID 40 mikron, OD 105 mikron) bir ~ 40 mm bölümü kesin ve orta noktasından poliimid kaplama ~ 5 mm tıraş için bir jilet kullanın. hızlı ısı ve ince konik bir nano-elektrosprey iyonizasyon (ESI) yayıcı içine erimiş kılcal çekmek için bir propan alevi kullanın. Bir nano-ESI yayıcısı (~ 7-10 mm uzunluğunda) Kes ve çift delik kuvars iğnenin düz sonunda diğer deliğin içine yerleştirin. Seçenek olarak ise, ince bir konik üretilmesi için, lazer çektirme kullanın. </li><li> Çift delik kuvars iğnenin düz ucuna (~ 1-2 ul) UV reçine az miktarda uygulayın ve kılcal ve nano çözücü güvenli ~ 20 sn LED UV lamba kullanılarak sağlayan reçine katılaşmaya ESI yayıcı. Tek prob içine tek tek parçaları birleştirmek için prosedürler Şekil 1a gösterilmiştir. </li><li> Standart bir mikroskop gl Cuteşek slayt uzunlamasına ortadan ikiye (1 &quot;x 3&quot;). Nano-ESI yayıcı dışarı doğru sivri şekilde cam slayt bir ucuna tek sonda yerleştirin. Bu cam slayt (Şekil 1b) üzerine sabitlenmiş olur, böylece tek sonda gövdesinin düzenli epoksi uygulanır. sertleştirme için bir gece bekletin. Çift Şekil 1d &#39;de gösterildiği gibi bir kütle spektrometresi bağlı tümleşik tek prob ayarları (Şekil 1c) ile imal tek prob. </li></ol> 4. Entegre Tek prob MS Kur oluşturun <ol><li> Kütle spektrometresi iyon kaynağı arayüzü flanş değiştirmek ve dijital stereoskop (ayarlanabilir pozisyon ve yüksekliğe sahip) standı imal (Şekil 1e ve 1f). <ol><li> bir alüminyum optik kurulu eki için izin veren iki delikli bir iyon kaynağı arayüzü flanş delin. slayt demiryolu cihazı ve bir yükseklik ayarlama çubuğunu olun (ekliDijital stereoskop sistemi alüminyum optik kurulu (Şekil 1e takılabilir şekilde ince pozisyon ayarı için bir XY)). </li></ol></li><li> modifiye dijital stereo mikroskop, bir USB dijital mikroskop, esnek bir kelepçe sahibi ile bir minyatür manuel XYZ çeviri aşamasında, kütle spektrometresi özelleştirilmiş iyon kaynağı arayüzü flanş üzerine monte alüminyum optik kuruluna, Motorlu XYZ çeviri sahne sistemi takın (Şekil 1c ve 1f). Tek prob ile bağlı cam slayt düzeltmek için esnek kelepçe tutucu kullanın. </li><li> Kütle spektrometresi (Şekil 1 f) tek prob kurulumu takın. kütle spektrometresi girişinde önünde tek prob yayıcı yerleştirmek için esnek kelepçe tutucu ve minyatür XYZ sahne ayarlayın. Tek p yakınlaştırılmış görüntü sağlamak için tek prob tarafında (ayarlanabilir görüş açısı ile) USB dijital mikroskop kullanmakTek prob üzerinde elbise ucu veya nano-ESI yayıcı ve (yüksekliği ayarlanabilir), dijital stereoskop hücreleri ve prob ucunu görmek için. Not: İlgili iyon kaynağı flanş kullanarak, bu entegre tek prob sistemi ortam iyonizasyon kaynakları ile donatılmış kütle spektrometre başka türlerine bağlanabilir. </li></ol> 5. Ortam MSI <ol><li> Oda sıcaklığında örneği bölümüne çözülme ve tek prob altında motorize XYZ çeviri sahne sistemi üzerine yerleştirin. kontrol yazılımı koordinatları değiştirerek örnek konumunu ayarlayın. </li><li> Şırınga kullanılarak uygun bir hızı (örneğin, 0.2 ul / dakika) örnekleme çözücü pompa ve iyonizasyon voltajı (ör 5 kV) uygulamak. Örnekleme çözücünün seçimi esnektir ve yaygın olanları MeOH içerir: su (9: 1) ve asetonitril. Nano-ESI damlatıcının ölü hacim 3 nl ve prob-taşlama arasındaki zaman ~ olduğu tahmin edilmiştirce temas ve iyon sinyal gözlem genellikle az 1 sn 15&#39;dir. Not: özelleştirilmiş iyon kaynağı arayüzü flanş iyonizasyon voltajı bir timsah klibi ile bir iletken birliğe kütle spektrometresi teslim edilmesini sağlar. iyonlaşma gerilimi daha sonra kılcal ve tek prob kanalları içinde çözücü bir iletken sendika aracılığıyla iletilen ve örneklenmiş analitleri iyonize nano-ESI yayıcı üzerine tatbik edilir. iletken sendika ile timsah klibi bağlarken iyonizasyon voltajı kapalı olduğundan emin olun. </li><li> sadece numunenin yüzeyi üzerinde dinlenme ve metabolitleri yüzey çıkarma gerçekleştirmek mümkün böylece tek prob yüksekliğini ayarlayın. Dikkatle Z-sahne kaldırın ve ardından tek prob ucu ve doku yüzeyi arasındaki mesafe değişimini izlemek için (tek-sondasının tarafında) USB dijital mikroskop kullanıyoruz. Bu yükseklik ayarı sırasında kütle spektrumunda değişiklikleri izlemek ve asansör durdurmakDoku metabolitlere çözücü kökenli iyon sinyalinin bir değişiklik görülmektedir Z-sahne ing. </li><li> Adımı yineleyin 5.3 üç kez otomatik yüzey düzleştirme ayarlama için sahne kontrol programı kapsamında üç farklı noktalarını ayarlamak için. birbirinden yaklaşık 10 mm bir mesafede Örnek yüzeyi üzerinde üç noktada tek prob ucu yerleştirin. yukarı basarak ve simgeler aşağı yükseklik ayarı gerçekleştirin ve &quot;Plan yöntemi&quot; altında pozisyona üç puan kilitleyin. </li><li> Bu programı kullanarak numune içinde ilgi bölüm boyunca rastering diğer parametrelerini ayarlayın. Burada sunulan fare böbrek bölümleri için, 10,0 mm / sn rasterleme hızı ve satırlar arasındaki 20 mikron mesafe kullanın. Motorlu kademeli sistem 0.1 mikron minimum artış hareketi vardır. Tek prob ucu ve doku arasındaki mesafe Aşama 5.3 elde edilir. </li><li> kütle spektrometresi MS spektrumları otomatik edinimi için bir yöntem ayarlayın. foFare böbrek numune üzerinde r yüksek kütle çözünürlüğü MSI, aşağıdaki parametreleri kullanın: kütle çözünürlüğü 60.000 (m / Δm), ~ 5 kV pozitif mod, 1 MicroScan, 150 msn maksimum enjeksiyon süresi ve AGC üzerinde. MS görüntünün bireysel hat temsil tüm kazanılmış MS spektrumları üretilen görüntüler için piksel boyutları düzgün yayılı belirten, her taramada arasında düzgün zaman aralıkları ile taramalar aynı sayıda vardı. </li><li> MSI veri toplama başlatın. kütle spektrometresi MS edinme dizisi başlatmak ve daha sonra XYZ kontrol programı için rasterleme dizisini başlatır. <ol><li> Örneğin, burada kullanılan MS veri toplama programında, &quot;Yeni dizisi&quot; seçeneğini &quot;Dizi kurulumu&quot; gidin X için kullanılan satır sayısı olan X, 01 numaralandırılmış yeni bir dizi için dosyaları bir dizi oluşturmak istenilen MS görüntü alınır ve ardından &quot;Çalıştır dizisi&quot; basın. </li><li> yazılım conta üretmek için izin vermek için bir ev yapımı elektronik cihaz kullanınkütle spektrometresi için ct kapatma sinyali veri toplamak için. Devre şeması referans olarak ilave şekil (Şekil S1) gösterilmiştir. </li></ol></li><li> Uygun MSI görselleştirme yazılımı kullanarak ham MS dosyaları MS görüntüleri oluşturun. PNNL 17 at Layı grubu tarafından geliştirilen yazılım paketi kullanarak Örneğin, aşağıdaki adımları uygulayın. <ol><li> &quot;Kaşlar Dosya&quot; yı tıklayın. MSI deneyden elde edilen ilk dosyayı seçin. Belirtin nerede altında dosya başlangıç ​​ve bitişini &quot;Hatların sayısı.&quot; &quot;Enter MZ Aralığı&quot; altında MS görüntü aralığı için, m / z değerleri bir dizi seçin. </li><li> Görüntü oluşturma işlemini başlatmak için &quot;Başlat&quot; düğmesine basın. MS görüntü yapıldıktan sonra bilgisayar görüntüleri depolamak için &quot;Araç Çubuğu&quot; altında &quot;Resmi Kaydet&quot; i tıklayın. </li></ol></li></ol> In-situ 6. Canlı SCMS <ol><li> Kurulum kullanabilmesidir göre tek prob sistemiMSI iyonlar. Akış hızı çözücü (örn MeOH / H 2 O veya asetonitril) ayarlayın (örneğin, ~ 25 nl / dk). </li><li> kültürel ortam ve hücre dışı ilaç bileşenleri kaldırmak için PBS ile, mikro kapak cam slaytlar bağlı olan kültür hücreleri, yıkayın. deney için motorize XYZ çeviri sahne sistemi üzerine cam slayt içeren hücreyi yerleştirin. Alternatif olarak kültürlenmiş hücreler durulama (fetal inek serumu ihtiva eden olmadan) taze bir hücre kültür ortamını kullanmak Not:. Az iyon bastırma gözlenmiştir. Buna ek olarak, hücre, ortam sıcaklığı (~ 20 ° C) bir kültür sıcaklığında (37 ° C) çok daha düşük bir deney sırasında uzun süre hayatta kalabilir. İlaç türü, çözüm konsantrasyonu ve tedavi süresi değişik çalışmalarda farklılık gösterir. </li><li> Analiz sırasında hücre penetrasyonu izlemek için tek prob ucuna (numune üzerinde) dijital stereo mikroskop odaklanın. s USB dijital mikroskop (kullanınTek prob ide) tek prob üzerindeki nano-ESI yayıcı çalışma koşullarını izlemek için. </li><li> ilgi hücreyi bulmak için motorize XYZ sahne kontrol programı ve (hücreler üzerinde) dijital stereo mikroskop kullanımı ve hassas numune üzerinde tek prob ucu yerleştirin. Tek prob ucu hücresine sokulur önce MS veri toplama başlatın. <ol><li> kütle çözünürlüğü 100,000 (m / Δm), ~ 3 kV pozitif ve negatif mod, 1 MicroScan, 150 msn maks enjeksiyon süresi hakkında AGC modu: MS analizi için referans yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi kullanılarak aşağıdaki parametreleri kullanın. MS spektrumları otomatik edinimi, MS veri toplama programında &quot;Başlat&quot; tıklayarak yapılır. </li><li> hücre zarı nüfuz ve hücreden üretilen MS sinyalini kayıt tutmak için simgesini tıklatarak motorlu Z-sahne kaldırın. 1-2 saniyelik bir zaman gecikmesi genellikle sonda yerleştirilmesi ve MS sinyal tespiti arasında görülmektedir. Diğer teyidi olarakHücre penetrasyon MS sinyallerinin dramatik bir değişim hücre zarının nüfuz tespit edilebilirler. Hücre içi bileşiklerin MS sinyalleri genellikle 15-20 sn önemli ölçüde azalacaktır ~ sürebilir. </li><li> hücreden tek prob ucunu çekin plaka içeren hücreye aşağı indirin. Genellikle gürültü seviyesini yaklaşmak hücresel bileşiklerin iyon sinyalleri için &lt;15 sn sürer. ~ 3 dk tamamen tek sondayı temizlemek için çözücü akışını edelim. Bu arada, analiz edilecek bir sonraki hücreyi bulmak için motorize XYZ sahne sistemi yerleştirin. Her bir hücre deneyi ~ 3 dk gerçekleştirilebilir gerektirir. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Vickerman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+and+depth+profiling+by+mass+spectrometry-SIMS,+MALDI+or+DESI?.">Molecular imaging and depth profiling by mass spectrometry-SIMS, MALDI or DESI?.</a> Analyst. 136 (11), 2199-2217 (2011).</li><li>Schwamborn, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+mass+spectrometry+in+biomarker+discovery+and+validation.">Imaging mass spectrometry in biomarker discovery and validation.</a> J. Proteomics. 75 (16), 4990-4998 (2012).</li><li>Schwamborn, K., Caprioli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI+Imaging+Mass+Spectrometry+-+Painting+Molecular+Pictures.">MALDI Imaging Mass Spectrometry - Painting Molecular Pictures.</a> Mol Oncol. 4 (6), 529-538 (2010).</li><li>Kraft, M. L., Klitzing, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+lipids+with+secondary+ion+mass+spectrometry.">Imaging lipids with secondary ion mass spectrometry.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1841 (8), 1108-1119 (2014).</li><li>Wiseman, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry:+Imaging+drugs+and+metabolites+in+tissues.">Desorption electrospray ionization mass spectrometry: Imaging drugs and metabolites in tissues.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (47), 18120-18125 (2008).</li><li>Nemes, P., Woods, A. S., Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+imaging+of+small+metabolites+and+lipids+in+rat+brain+tissues+at+atmospheric+pressure+by+laser+ablation+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Simultaneous imaging of small metabolites and lipids in rat brain tissues at atmospheric pressure by laser ablation electrospray ionization mass spectrometry.</a> Anal. Chem. 82 (3), 982-988 (2010).</li><li>Laskin, J., Heath, B. S., Roach, P. J., Cazares, L., Semmes, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Imaging+Using+Nanospray+Desorption+Electrospray+Ionization+Mass+Spectrometry.">Tissue Imaging Using Nanospray Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 84 (1), 141-148 (2012).</li><li>Wu, C., Dill, A. L., Eberlin, L. S., Cooks, R. G., Ifa, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometry+imaging+under+ambient+conditions.">Mass spectrometry imaging under ambient conditions.</a> Mass. Spectrom. Rev. 32 (3), 218-243 (2013).</li><li>Altschuler, S. J., Wu, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+heterogeneity:+do+differences+make+a+difference?.">Cellular heterogeneity: do differences make a difference?.</a> Cell. 141 (4), 559-563 (2010).</li><li>Amantonico, A., Urban, P. L., Fagerer, S. R., Balabin, R. M., Zenobi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Cell+MALDI-MS+as+an+Analytical+Tool+for+Studying+Intrapopulation+Metabolic+Heterogeneity+of+Unicellular+Organisms.">Single-Cell MALDI-MS as an Analytical Tool for Studying Intrapopulation Metabolic Heterogeneity of Unicellular Organisms.</a> Anal. Chem. 82 (17), 7394-7400 (2010).</li><li>Passarelli, M. K., Ewing, A. G., Winograd, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+lipidomics:+characterizing+and+imaging+lipids+on+the+surface+of+individual+Aplysia+californica+neurons+with+cluster+secondary+ion+mass+spectrometry.">Single-cell lipidomics: characterizing and imaging lipids on the surface of individual Aplysia californica neurons with cluster secondary ion mass spectrometry.</a> Anal. Chem. 85 (4), 2231-2238 (2013).</li><li>Shrestha, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subcellular+metabolite+and+lipid+analysis+of+Xenopus+laevis+eggs+by+LAESI+mass+spectrometry.">Subcellular metabolite and lipid analysis of Xenopus laevis eggs by LAESI mass spectrometry.</a> PLoS One. 9 (12), e115173 (2014).</li><li>Mizuno, H., Tsuyama, N., Harada, T., Masujima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+single-cell+video-mass+spectrometry+for+cellular+and+subcellular+molecular+detection+and+cell+classification.">Live single-cell video-mass spectrometry for cellular and subcellular molecular detection and cell classification.</a> J. Mass. Spectrom. 43 (12), 1692-1700 (2008).</li><li>Zhang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+metabolic+analysis+of+single+plant+cells+by+capillary+microsampling+and+electrospray+ionization+mass+spectrometry+with+ion+mobility+separation.">In Situ metabolic analysis of single plant cells by capillary microsampling and electrospray ionization mass spectrometry with ion mobility separation.</a> Analyst. 139 (20), 5079-5085 (2014).</li><li>Rao, W., Pan, N., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Resolution+Tissue+Imaging+Using+the+Single-probe+Mass+Spectrometry+under+Ambient+Conditions.">High Resolution Tissue Imaging Using the Single-probe Mass Spectrometry under Ambient Conditions.</a> J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 26 (6), 986-993 (2015).</li><li>Pan, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+single-probe:+a+miniaturized+multifunctional+device+for+single+cell+mass+spectrometry+analysis.">The single-probe: a miniaturized multifunctional device for single cell mass spectrometry analysis.</a> Anal. Chem. 86 (19), 9376-9380 (2014).</li><li>Thomas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+High+Resolution+Spatial+Mass+Spectrometric+Data+during+Acquisition.">Visualization of High Resolution Spatial Mass Spectrometric Data during Acquisition.</a> 2012 Annual International Conference of the Ieee Engineering in Medicine and Biology Society (Embc). , 5545-5548 (2012).</li><li>Luxembourg, S. L., Mize, T. H., McDonnell, L. A., Heeren, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-spatial+resolution+mass+spectrometric+imaging+of+peptide+and+protein+distributions+on+a+surface.">High-spatial resolution mass spectrometric imaging of peptide and protein distributions on a surface.</a> Anal. Chem. 76 (18), 5339-5344 (2004).</li><li>Zhou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OSW-1:+a+natural+compound+with+potent+anticancer+activity+and+a+novel+mechanism+of+action.">OSW-1: a natural compound with potent anticancer activity and a novel mechanism of action.</a> J Natl Cancer Inst. 97 (23), 1781-1785 (2005).</li><li>Rao, W., Pan, N., Tian, X., Yang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+Ambient+MS+Imaging+of+Negative+Ions+in+Positive+Ion+Mode:+Using+Dicationic+Reagents+with+the+Single-Probe.">High-Resolution Ambient MS Imaging of Negative Ions in Positive Ion Mode: Using Dicationic Reagents with the Single-Probe.</a> J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 27 (1), 124-134 (2016).</li><li>Ostrowski, S. G., Kurczy, M. E., Roddy, T. P., Winograd, N., Ewing, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+ion+MS+imaging+to+relatively+quantify+cholesterol+in+the+membranes+of+individual+cells+from+differentially+treated+populations.">Secondary ion MS imaging to relatively quantify cholesterol in the membranes of individual cells from differentially treated populations.</a> Anal. Chem. 79 (10), 3554-3560 (2007).</li></ol>

We have no conflict of interest to declare with the work presented here.

Tek prob hem MSI ve SCMS deneyleri için kullanılabilecek bir çok fonksiyonlu bir aygıttır. (Çeviri sahne sistemleri, mikroskoplar, iyon kaynağı arayüzü flanş, vb dahil) tek prob kurulumu esnek mevcut kütle spektrometresi adapte edilebilir bir eklenti bileşeni olarak tasarlanmıştır. Tek prob kurulumu ve geleneksel ESI iyon kaynağı arasında hızlı bir değişim bir dakika içinde yapılabilir. Prensip olarak, uygun bir iyon kaynağı arayüzü flanşı kullanılarak tek prob kurulumu başka bir kitle spektrometreleri uyarlanabilir. Buna ek olarak, çok çeşitli reaktif maddeler ihtiva eden numune çözücünün büyük biyomoleküllerin geniş aralıklarının tespiti artırır reaktif MSI ve SCMS deneyleri için tek prob kurulumu ile kullanılabilir. hayvan doku ve hücre hatlarına ek olarak, tek-prob ayrıca bitkiler gibi diğer biyolojik sistemleri analiz edebilir. Bu nedenle, aynı deney düzeneği ilebenzer kullanıcı eğitimi, çeşitli çalışmalarda, tek bir alet kullanılarak yapılabilir ve aynı kullanıcılar tarafından, asgari eğitim süresi ve enstrümantasyon maliyeti ile gerçekleştirilebilir verimli ve çok yönlü deneyler için izin. Tek prob MS tekniği temel bileşeni sonda kendisidir. Tek prob kalitesini büyük ölçüde hem MSI ve SCMS deneyler kalitesini belirler performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Tek problar üretim esnasında, çift delik boru içindeki kılcal damarlar güvenli deneyler sırasında çözücü sızıntı olasılığını ortadan kaldırmak için yapıştırılmış olduğundan emin olun. Menfezler ve kılcal prob imalat sırasında tıkalı değildir, öyle ki, UV sertleştirilebilir epoksi az miktarda kullanımı için çok önemlidir. Tek prob biyolojik numuneler 15 yüksek uzaysal ve kütle çözünürlüğü ortam MSI yapmak için kullanılır olmuştur. Ortam MSI en büyük avantajı üzerindeolmayan ortam yöntemleri numune hazırlama örneği yakın bir Yerli durumda 8 analiz edilebilir bir vakum numune çevre için ihtiyacı olan minimum tutulur olmasıdır. Diğer birçok ortam MSI tekniği önemli engellerden biri mekansal çözünürlükte 1 eksikliği olmuştur. tabanlı desorpsiyon ile karşılaştırıldığında MSI, tek prob küçük uç boyutu daha güçlü ve verimli bir yüzey sıvı mikro-ekstraksiyon yüksek uzaysal çözünürlüğü yol açan küçük bir alanın üzerinde gerçekleştirilmesini sağlayan (örneğin Desi ve LAESI gibi) teknikleri ortam MSI teknikleri 15 kullanılarak elde edilen en yüksek olanlar arasında 8.5 um. Buna ek olarak, örnekleme çözücü bileşenlerini ayarlama deneyler için ekstra esneklik sağlar. Örneğin, reaktif (örn dicationic bileşikleri) ihtiva eden çözücü numune alma metabolitleri PE sayısında önemli bir artış sağlayan reaktif MSI deneyler için kullanılmıştırr deneyi 20. Tek prob diğer avantajı tüm veri toplama sürecinde çalışma kolaylığı sağlar entegre tasarım vardır. ucu ve doku yüzeyi arasındaki mesafe iyon sinyal yoğunluğu ve istikrar, düz doku bölümü alınması ve mesafe varyansını en aza indirmek için ayarlama düzleştirme yüzey yürütülmesi için çok hassas olduğundan yüksek kaliteli MSI deneyler için bir anahtardır. Tek-prob MSI teknikleri pürüzlü yüzeylerde yüksek uzaysal MS görüntüler elde etmek için uygun olmadığını izler. Yüksek kaliteli bir sondasının imal ek olarak, dikkatli bir şekilde aleti ayarlama başarılı MSI deney için gereklidir. Tüm ayar adımlar arasında, doku bölümü yüzeyi üzerinde tek prob ucunun yüksekliğini ayarlamak en kritik biridir. Prob yüksekliğini ayarlarken, numune çözücü pompalamak ve sadece çözücü arka plan iyonu sinyalleri Observ olabilir, böylece, iyonlaşma gerilimine çevirmekEd. dikkatlice doku bölümünde güçlü ve istikrarlı bir iyon sinyalleri görülebilir kadar motorlu Z-sahne kaldırarak prob yüzeyi mesafeyi azaltırken daha sonra kütle spektrumu değişikliği izlemek; Bu sonda yüksekliği deney sırasında MSI veri toplama için kullanılacaktır. Buna ek olarak, optimize edilmiş bir solvent akış hızı MSI deneyleri için gereklidir. Optimize edilmiş prob yüksekliği ile akış hızını ayarlayın. Doku yüzeyine hiçbir çözücü yayılmış olduğundan emin olun (yani, akış hızı çok yüksek) veya nano-ESI yayıcı (yani, hızı çok düşük akış) içindeki kabarcık oluşumu. Tek prob biyo analizler için çok fonksiyonlu bir cihazdır. MSI deneylerinde ek olarak, bu SCMS diğer vakum ile karşılaştırıldığında önemli bir avantaj, canlı ökaryotik hücreler 16 detaylı kimyasal bilgiler, aydınlatmak için in-situ gerçeğe yakın zamanlı yapma yeteneğine sahip olacak şekilde MALDI 10 ve Sims şekilde göre SCMS teknikleri ( 21 </sup&gt;). Sonda ucunun küçük boyutlu yeteneği canlı bir ökaryotik hücre içine sokulabilir ve ayıklamak ve anında MS analizi için hücre içi bileşikler iyonize içerir. Benzer bir şekilde, reaktifler (örneğin, dicationic bileşikleri) ihtiva eden numune çözücüler SCMS deneylerinde kullanılabilir ve hücresel bileşenler geniş bir aralık her zamankinden daha canlı bir tek hücre içinde tespit edilebilir (devam eden bir araştırma, verilerin gösterilmemiştir). gerçek zamanlı analiz sonucu membran ve hücresel içeriği çıkarıldığı hücre penetrasyonu canlı tek hücre kimyasal profilleri, sağlayacak olsa da, soruşturma kapsamında hücre tek prob SCMS tekniği hala ima, deney sonra öldürüldü olacak yıkıcı bir metot. Buna ek olarak, tek prob prob ucu ve nano-ESI yayıcı kolayca deneyimsiz kullanıcılar için tıkanmış olabilir. Cihaz tıkanma olasılığını azaltmak için, bir cel içine tek prob ucu takarken çekirdeğini dokunmamak sağlamakl. Tıkanma meydana gelirse, cihaz tıkanmış prob ucu veya bir homebuilt ısıtma bobini 16 ile yayıcı nano-ESI ısınma ile rejenere edilebilir. Tek prob SCMS tekniğin başka bir sınırlama sadece yapıştırıcı hücreleri (yani, hücreler yüzeylere tutturulur) geçerli kurulumu kullanarak analiz edilebilir olmasıdır. Bununla birlikte, tek prob MS aparatına hücre manipülasyonu sistemi içeren, hücre geniş türleri gelecek incelenebilir. Yüksek kaliteli bir sonda ve optimize edilmiş bir solvent akış hızını elde etmek MSI deneye benzer SCMS çalışmaları için önemlidir. Solvent akış hızı ayarlama yaparken, tek prob ucu (yani, hücre ya da kültür ortamı ile hiç temas) numunenin üzerine yerleştirilen ve nano-ESI içinde prob ucu veya kabarcık oluşumu hiçbir çözücü damlama olduğundan emin olun olduğunu yayıcı.

Mass spectrometry imaging (MSI) is a relatively new molecular imaging technique to provide the spatial distribution of the compounds of interest on surfaces. During the MSI analysis, mass spectrometry (MS) measurements are recorded across the surface on an individual pixel basis to create a 2D image of the species of interest 1. MSI techniques have the ability to provide a spatially resolved feature distribution for a large range of metabolites, allowing a much greater amount of information to be obtained from a sample than from using traditional molecular imaging techniques, and they have the potential to greatly improve the analysis of biological samples for biological and pharmacology studies 2. MSI can be broadly separated into non-ambient and ambient approaches. The non-ambient MSI analysis techniques, such as matrix assisted laser desorption ionization (MALDI) MS 3 and time of flight secondary ion MS (ToF SIMS) 4, are capable of high spatial resolution (around 5 &#181;m and 100 nm, respectively) and high sensitivity. However, these methods require extensive sample preparation, such as the application of matrix molecules to the sample surface, and a vacuum sampling environment, which could introduce artifacts to the data obtained. Ambient techniques such as desorption electrospray ionization (DESI) MS 5, laser ablation electrospray ionization (LAESI) MS 6, and nano-DESI MS 7 are capable of MSI of samples with little to no prior preparation under the ambient environment, which is able to produce MS images that potentially reflect the sample in its most native state. However, most of these techniques generally lack the high spatial resolution and detection sensitivity compared with the non-ambient techniques, with experiments typically conducted at around 150 &#181;m per pixel 8.
Single cell analysis (SCA) is a growing field that has the ability to characterize the chemical composition of biological samples at the cellular level. SCA enables the analysis of biological systems at a more fundamental level than traditional cell analysis techniques, which produce an averaged result of a population of cells, potentially providing insights that are previously intractable 9. MS techniques have recently been applied to SCA (termed single cell mass spectrometry or SCMS) using non-ambient techniques such as MALDI MS 10 and ToF SIMS 11 in which cells are pretreated before analysis, and with ambient techniques such as LAESI MS 12 and direct extraction methods, such as live single-cell video-MS 13, 14, to analyze a wide variety of cell types such as egg, plant, and cancer. Ambient techniques have the advantage of being applied to live cells, which again minimizes the artifacts, leading to a better representation of the metabolites in the live cells. The direct extraction based methods described above, however, perform the sample extraction and analysis process at two different steps, which result in a time gap during the analysis that could potentially alter the metabolites present within the sample. 
The single-probe, a miniaturized multifunctional device that is capable of conducting high spatial resolution ambient MSI on biological tissue sections 15 and near real-time in-situ SCMS on live single cells 16. The single-probe has an integrated construction that is made up of a pulled dual-bore quartz capillary coupled with a solvent providing inlet and a nano-ESI emitter made from fused silica capillaries, enabling solvent delivery and analyte extraction to be performed from a single device. In the ambient MSI mode, the single-probe is placed over the sample tissue and surface micro-extraction occurs, allowing a rastered MS image to be made at high spatial resolution. Particularly, the tapered tip of the single-probe is small enough to be inserted into live eukaryotic cells for in-situ SCMS analysis, where the metabolite detection takes less than two seconds between probe insertion and MS detection, allowing chemical information to be taken in near real-time. Here are the protocols to fabricate the single-probe device and to conduct both the ambient MSI and SCMS modes using the single-probe MS techniques.

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Single-probe fabrication&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dual bore quartz tubing, 1.120&amp;rsquo;&amp;rsquo; &amp;times; 0.005&amp;rdquo; &amp;times; 12&amp;rdquo;</td><td>Friedrich &amp;amp; Dimmock, Inc, Millville, NJ&amp;nbsp;</td><td>MBT-005-020-2Q</td><td></td></tr><tr><td>Micropipette laser puller&amp;nbsp;</td><td>Sutter Instrument Co., Novato, CA&amp;nbsp;</td><td>Model P-2000</td><td></td></tr><tr><td>Fused silica capillary, ID: 40&amp;nbsp;&amp;micro;m, OD: 110&amp;nbsp;&amp;micro;m</td><td>Molex, Lisle, IL</td><td>TSP040105</td><td></td></tr><tr><td>UV curing resin&amp;nbsp;</td><td>Prime Dental, Prime-Dent, Chicago, IL, USA</td><td>Item No. 006.030</td><td></td></tr><tr><td>LED UV lamp</td><td>Foshan Liang Ya Dental Equipment, Guangdong, China</td><td>LY-C240</td><td></td></tr><tr><td>Epoxy resin</td><td>Devcon, Danvers, MA&amp;nbsp;</td><td>Part No. 20945</td><td></td></tr><tr><td>Inline MicroFilter&amp;nbsp;</td><td>IDEX Health &amp;amp; Science LLC, Lake Forest, IL</td><td>M-520</td><td></td></tr><tr><td>Microunion&amp;nbsp;</td><td>IDEX Health &amp;amp; Science LLC, Lake Forest, IL</td><td>M-539</td><td></td></tr><tr><td>Microscope slide (glass)</td><td>C &amp;amp; A Scientific - Premiere, Manassas, VA&amp;nbsp;</td><td>9105</td><td></td></tr><tr><td>Syringe&amp;nbsp;</td><td>Hamilton, Reno, NV</td><td>1725LTN 250UL</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Mass spectrometer&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>LTQ Orbitrap Mass sprectrometer</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA&amp;nbsp;</td><td>LTQ Orbitrap XL</td><td></td></tr><tr><td>Xcalibur 2.1 Software</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA&amp;nbsp;</td><td>XCALIBUR21</td><td></td></tr><tr><td>Fance Stage Control</td><td>Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MSI QuickView</td><td>Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Contact closure device&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>USB-6009 Multifunction DAQ</td><td>National Instruments, Austin, TX</td><td>779026-01</td><td></td></tr><tr><td>DR-5V SDS Relay</td><td>Panasonic, Kadoma, Japan&amp;nbsp;</td><td>DR-SDS-5</td><td></td></tr><tr><td>Logic Gates 50 Ohm Line Driver</td><td>Texas Instruments, Dallas, TX&amp;nbsp;</td><td>SN74128N</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Single-probe setup&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Motorized linear stage and controller (3 sets)</td><td>Newport, Irvine, CA</td><td>Conex-MFACC</td><td></td></tr><tr><td>Miniature XYZ stage</td><td>Newport, Irvine, CA</td><td>MT-XYZ&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Translation XY stage</td><td>ThorLab, Newton, NJ</td><td>PT1 and PT102</td><td></td></tr><tr><td>Thermo LTQ XL ion source interface flange</td><td>New Objective, Woburn, MA&amp;nbsp;</td><td>PV5500</td><td></td></tr><tr><td>Digital stereo microscope, 250X - 2,000X</td><td>Shenzhen D&amp;amp;F Co., Shenzhen, China</td><td>Supereyes T004</td><td></td></tr><tr><td>USB Digital Photography Microscope&amp;nbsp;</td><td>DX.com, HongKong, China</td><td>S02 25~500X&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Syringe pump</td><td>Chemyx Inc., Stafford, TX&amp;nbsp;</td><td>Nexus 3000</td><td></td></tr><tr><td>Solid Aluminum Optical Breadboard, 8&quot; x 8&quot; x 1/2&quot;</td><td>Thorlabs, Newton, NJ</td><td>MB810</td><td></td></tr><tr><td>Flexible clamp holder</td><td>Siskiyou, Grants Pass, OR&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>MXB-3h</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Solvents&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Methol&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td><td>34860 Chromasolv</td><td></td></tr><tr><td>Water</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td><td>W4502</td><td></td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td><td>34967 Chromasolv</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Cell culture&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dulbecco&amp;rsquo;s Modified Eagle&amp;rsquo;s Medium (DMEM)&amp;nbsp;</td><td>Cellgro, Manasas, VA</td><td>10-013-CV</td><td></td></tr><tr><td>10% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS)</td><td>Gibco/Life Technologies, Long Island, NY</td><td>10100-139</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin/Streptomycin&amp;nbsp;</td><td>Cellgro, Manasas, VA</td><td>30-002-CI</td><td></td></tr><tr><td>10 mM HEPES (pH 7.4)&amp;nbsp;</td><td>Cellgro, Manasas, VA</td><td>25-060-CI</td><td></td></tr><tr><td>Phosphate Buffered Saline (PBS)&amp;nbsp;</td><td>Cellgro, Manasas, VA</td><td>46-013-CM</td><td></td></tr><tr><td>TrypLE Express&amp;nbsp;</td><td>Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA&amp;nbsp;</td><td>12604-013</td><td></td></tr><tr><td>12-well plates&amp;nbsp;</td><td>Corning Inc., Corning, NY&amp;nbsp;</td><td>Falcon 351143</td><td></td></tr><tr><td>T25 flask</td><td>Corning Inc., Corning, NY&amp;nbsp;</td><td>Falcon 3055</td><td></td></tr><tr><td>Micro Cover Glasses, Round, No. 1</td><td>VWR International, Radnor, PA&amp;nbsp;</td><td>48380-046</td><td></td></tr><tr><td>DMSO (Dimethyl Sulfoxide)</td><td>VWR International, Radnor, PA&amp;nbsp;</td><td>BDH1115-1LP</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;Tissue imaging&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Cyro-Cut Microtome</td><td>American Optical Coporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tissue-Tek, Optimum cutting temperature (OCT)&amp;nbsp;</td><td>Sakura Finetek Inc., Torrance, CA</td><td>4583</td><td></td></tr><tr><td>Microscope slide (polycarbonate)</td><td>Science Supply Solutions, Elk Grove Village, IL</td><td>P11011P</td><td></td></tr></tbody></table>

applications of the single-probe: mass spectrometry imaging and single cell analysis under ambient conditions

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great potential for the detailed mass spectrometry (MS) analysis of biomolecules from biological samples. The single-probe, a miniaturized device with integrated sampling and ionization capabilities, is capable of performing both ambient MSI and in-situ SCMS analysis. For ambient MSI, the single-probe uses surface micro-extraction to continually conduct MS analysis of the sample, and this technique allows the creation of MS images with high spatial resolution (8.5 &#181;m) from biological samples such as mouse brain and kidney sections. Ambient MSI has the advantage that little to no sample preparation is needed before the analysis, which reduces the amount of potential artifacts present in data acquisition and allows a more representative analysis of the sample to be acquired. For in-situ SCMS, the single-probe tip can be directly inserted into live eukaryotic cells such as HeLa cells, due to the small sampling tip size (&lt; 10 &#181;m), and this technique is capable of detecting a wide range of metabolites inside individual cells at near real-time. SCMS enables a greater sensitivity and accuracy of chemical information to be acquired at the single cell level, which could improve our understanding of biological processes at a more fundamental level than previously possible. The single-probe device can be potentially coupled with a variety of mass spectrometers for broad ranges of MSI and SCMS studies.

Tek prob başarıyla kesitli fare böbrek dokusunun 15 ortam MSI analizi için kullanılmıştır. Cihaz MSI sonuçlarında bol iyon sinyalleri şiddetleri yol açan küçük bir alandan yüksek verimli analit çıkarma sağlayan yüzey sıvı mikro-ekstraksiyon (Şekil 1a), mekanizmasını kullanır. Örneğin, 10&#39;dan fazla 7 sinyal yoğunlukları bazı bol metabolitleri (Şekil 2a) için elde edilmiştir. + (725,5575 m / z) [PC (32: metabolitlerin çok sayıda, bir sfingomyelin sayısı (SM) ve fosfatidilkolin (PC) gibi türler [+ Na SM (1 34)] dahil olmak üzere, bu şekilde tespit edilmiştir: 0) + H] + (734,5700 m / z) [PC (34: 1) + Na] + (782,5696 m / z), ve [bilgisayar (38: 5 + Na)] + (814,5726 m / z). t birleştiğinde Bu bileşikler yüksek kütle çözünürlüğü ve kütle doğrulukla tespit edildioa yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresi. Örneğin, kimlik (örn, gözlenen ve teorik değerler arasındaki fark) sonuçları, her metabolit için (Şekil 2b) Burada sunulan en az 4 ppm m / z kütle hassasiyeti elde edilmiştir. Buna ek olarak, ikili MS (örneğin, MS / MS) de ilgi türlerinin daha güvenli tespiti için yapılan analizleri. 15 Nedeniyle küçük bir alanda etkili sıvı mikro-çıkarma gerçekleştirme yeteneği, tek prob cihaz ortam koşulları 15 altında yüksek uzaysal çözünürlüğü MSI deneyler gerçekleştirmek için kullanılabilir. Örneğin, fare böbrek bölümlerinin ayrıntılı MS görüntüler seçilen metabolitlerin (Şekil 2c) uzamsal dağılımını gösteren elde edilmiştir. MS görüntünün uzaysal çözünürlüğü TRANSITI sahip yaygın olarak kullanılan metrik ardından 8.5 mikron olduğu belirlendi. MS sinyalin bir% 20-80 yoğunluk değişim içinde belirlenen bir keskin özelliği noktasında 18 fosfolipid durumunda üzerindeki [PC (38: 5 + Na)] + fare böbrek bölümünde, iç medulla arasındaki özellik geçiş üzerinde ve dış medulla bir yoğunluk bir değişiklik daha büyük% 20-80 aralığını gösteren, zaman çizelgesi içinde bir tarama döngüsü boyunca gerçekleşir. Numune hareket hızı (10.0 mm / sn) ve MS veri toplama hızı (0.85 sn / spektrum), örnek bir MS mesafe döngüsü (8.5 mikron), yani MSI uzaysal çözünürlüğü tarama hareketli, hesaplanabilir (Şekil dayalı 2d). Bu uzamsal çözünürlük henüz biyolojik örnekler üzerinde yapılan ortam MSI teknikleri için elde edilen en yüksek arasındadır. SCMS için tek prob bireysel canlı HeLa hücrelerinde 16 analiz elde etmeyi başardı. Tek prob uç boyutu (tipik olarak Şekil 10&#39;un mikronkadar küçük ure 3a), doğrudan bu çapı ekstre ve MS analizi için, ~ 10 um olan ökaryotik hücrelerin, birçok çeşit eklenecek. Bir hücre içine, tek sonda ucunun sokma işlemi görsel olarak, bir dijital stereo mikroskop kullanılarak izlenebilir (Şekil 3b) ve hücre membran penetrasyonu PBS (ya da taze hücre kültüründen kütle spektrumlarının, hızlı ve önemli bir değişiklik ile teyit edilebilir hücre içi bileşikler (Şekil 3C ve 3D) ortamı). Deneyler, moleküler türlerin daha geniş türleri tespit etmek için, pozitif ve negatif iyon modlarında gerçekleştirilebilir. Adenosin fosfatlar (AMP, ADP ve ATP) Negatif iyon modunda (Şekil 3C ve d) &#39;de tespit edilmiştir, oysa Örneğin 18 farklı lipid türleri, sfingomyelinleri (SM) ve fosfatidilkolinler (PC) içeren, pozitif mod tespit edilmiştir. Tek prob yerleştirme i arasındaki zaman gecikmesibir hücre ve sinyal algılama nBu hücresel metabolitlerin neredeyse gerçek zamanlı tespitine olanak sağlayan, genellikle iki saniyeden daha kısa olmuştur. SCMS, hücrelerin anti-kanser ilaçları (örneğin, OSW-1, paklitaksel, ve doksorubisin) 19] ile muamele edilmiş deney uygulanmıştır. Karşılık gelen ilaçların konsantrasyonlarda (yani, 10 nM, 100 nM, 1 uM ve 10 uM), DMSO (dimetil sülfoksit), muamele edilmemiş hücreler kullanılarak (DMSO yalnızca ilave bir dizi 4 saatlik tedaviden sonra HeLa hücreleri içinde tespit edilebilir ) kontrol olarak. İlaçların MS sinyalleri hücre PBS ya da kontrol (Şekil 3e) içinde mevcut değildi, ama tek prob MS tekniği (sadece 100 nM tedavi sonuçları Şekil 3F&#39;de gösterilmektedir) kullanılarak, tek hücreler içinde tespit edildi. Hücreler, PBS (ya da taze hücre kültür aracı) durulandı için, endojen metabolitlerin (örneğin, hücre lipidler, bir algılama hücre dışı bileşikler ve kirletmesini kaldırmaD adenosin fosfatlar) ve dış bileşikler (örneğin, anti-kanser ilaçları) Bir prob MS tekniği hücre içi bileşikleri analiz etmek için kullanılabileceğini gösterir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53911/53911fig1.jpg" /> Şekil 1. Fabrikasyon ve ortam MSI ve SCMS analizi için tek prob kurulumu a.) Tek prob Fabrikasyon prosedürleri. B) cam slayt. C) tek Fotoğraf bağlı bir fabrikasyon tek prob Fotoğraf bir kütle spektrometresi. d bağlı prob kurulumu) bir kütle spektrometresi ile birleştiğinde tek prob kurulum şeması. bir deney sırasında, örnekleme çözücü sürekli şırınga sağlanır, iyonizasyon voltajı kütle spektrometresi iletken birliğe uygulanır, iki dijital mikroskoplar örnek yerleştirme izlemek için kullanılır, motorize XYZ sahne) özelleştirilmiş dijital stereoskop sistemi. f) Fotoğraf optik kurulu aracılığıyla iyon kaynağı arayüzü flanş bağlanan dijital Stereoskop gösteren fotoğraftır sistemi örnek hareketini kontrol etmek için kullanılır, ve bir kütle spektrometresi analizi. e kullanılmaktadır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53911/53911fig1large.jpg" target="_blank">için tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53911/53911fig2.jpg" /> Şekil yüksek uzaysal ve kütle çözünürlüğe sahip bir fare böbrek bölümünün bir ortam MSI çalışma 2. Sonuçlar a.) Tek prob MSI bir temsilci kütle spektrumu. 3.39 x 10 7 (keyfi birimleri) ulaşabilir tespit metabolitlerin maksimum yoğunluk. B) tespit metabolitlerin bir seçimi) kitlesel doğruluğu. C sunulanMS görüntüleri [PC (32: 0) + H] + ve [PC (34: 1) + Na] + 8,5 mikron mekansal çözünürlükte bir fare böbrek bölümünden alınan. PC: fosfatidilkolin. Ölçek çubuğu: 2 mm; 0.20 mm (ilave) d) uzaysal MS görüntünün çözünürlüğü belirlenmesi. [PC (38: 5) + Na] + (referans 15 izni ile uyarlanmıştır). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53911/53911fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53911/53911fig3.jpg" /> Şekil yüksek kütle çözünürlüğü ile ilaç tedavisi HeLa hücrelerinin bir ortam SCMS analizinden 3. Bulgular a.) Zoomed-çapı &lt;10 mikron tipik bir boyutu gösteren tek prob ucunun fotoğrafının. B) Fotoğraf noktasında alınan bir HeLa hücre içine tek prob yerleştirilmesi. Ölçek çubuğu: 50 mikron.c) PC (fosfatidilkolin) türleri. d) HeLa hücrelerinde pozitif ve negatif iyon modlarında. EF) uygulamaları için kütle spektrumlarının SCMS analizi ile tespit edilen metabolitlerin temsili bir listesini bir dizi kimlik bilgileri ile tipik bir pozitif iyon modu kütle spektrumu kontrolü ve tedavi (100 nM OSW-1) hücreleri (referans 16 izni ile uyarlanmıştır). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53911/53911fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Şekil S1. Kütle spektrometresi veri toplamak için kontak kapatma sinyali üretmek için kullanılan elektronik cihazın devre şeması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53911/53911figS1.jpg" target="_blank">Görüntülemek veya bu rakamı indirmek için tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions at JoVE.com

Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions

Here, we present protocols to perform both ambient mass spectrometry imaging (MSI) of tissues and in-situ live single cell MS (SCMS) analysis using the single-probe, which is a miniaturized multifunctional device for MS analysis.

Tek prob Uygulamalar: Ortam Koşullarında Kütle Spektrometre Görüntüleme ve Tek Hücre Analizi

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great ...

applications-single-probe-mass-spectrometry-imaging-single-cell

Research

JoVE Journal

Biology

10.7K Görüntüleme.  University of Oklahoma. Here, we present protocols to perform both ambient mass spectrometry imaging (MSI) of tissues and in-situ live single cell MS (SCMS) analysis using the single-probe, which is a miniaturized multifunctional device for MS analysis.

Video: Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions

Optimal Preparation of Formalin Fixed Samples for Peptide Based Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging Workflows

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host of biomolecules from drugs and lipids to N-glycans. Although various sample preparation techniques exist, detecting peptides from formaldehyde preserved tissues remains one of the most difficult challenges for this type of mass spectrometric analysis. For this reason, we have created and optimized a robust methodology that preserves the spatial information contained within the sample, while eliciting the greatest number of ionizable peptides. We have also aimed to achieve this in a cost effective and simple way, thereby eliminating potential bias or preparation error, which can occur when using automated instrumentation. The end result is a reproducible and inexpensive protocol.

This protocol describes a reproducible and reliable method for the sublimation-based preparation of formalin fixed tissue destined for imaging mass spectrometry.

Örnekleri için matris peptit esaslı tamir Formalin en iyi hazırlık lazer desorpsiyon/iyonlaşma kütle spektrometresi iş akışlarını görüntüleme destekli

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host ...

Biyokimya

Capturing Small Molecule Communication Between Tissues and Cells Using Imaging Mass Spectrometry

Imaging mass spectrometry (IMS) has routinely been applied to three types of samples: tissue sections, spheroids, and microbial colonies. These sample types have been analyzed using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) to visualize the distribution of proteins, lipids, and metabolites across the biological sample of interest. We have developed a novel sample preparation method that combines the strengths of the three previous applications to address an underexplored approach for identifying chemical communication in cancer, by seeding mammalian cell cultures into agarose in coculture with healthy tissues followed by desiccation of the sample. Mammalian tissue and cells are cocultured in close proximity allowing chemical communication via diffusion between the tissue and cells. At specific time points, the agarose-based sample is dried in the same manner as microbial colonies prepared for IMS analysis. Our method was developed to model the communication between high grade serous ovarian cancer derived from the fallopian tube as it interacts with the ovary during metastasis. Optimization of the sample preparation resulted in the identification of norepinephrine as a key chemical component in the ovarian microenvironment. This newly developed method can be applied to other biological systems that require an understanding of chemical communication between adjacent cells or tissues.

A novel method of sample preparation was developed to accommodate cell and tissue coculture to detect small molecule exchange using imaging mass spectrometry.

Doku ve kütle spektrometresi Imaging kullanarak hücreleri arasında küçük molekül iletişim yakalama

Imaging mass spectrometry (IMS) has routinely been applied to three types of samples: tissue sections, spheroids, and microbial colonies. These sample ...

Kanser Araştırmaları

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog (Xenopus laevis) Embryos

The quantification of small molecules in single cells raises new potentials for better understanding the basic processes that underlie embryonic development. To enable single-cell investigations directly in live embryos, new analytical approaches are needed, particularly those that are sensitive, selective, quantitative, robust, and scalable to different cell sizes. Here, we present a protocol that enables the in situ analysis of metabolism in single cells in freely developing embryos of the South African clawed frog (Xenopus laevis), a powerful model in cell and developmental biology. This approach uses a capillary microprobe to aspirate a defined portion from single identified cells in the embryo, leaving neighboring cells intact for subsequent analysis. The collected cell content is analyzed by a microscale capillary electrophoresis electrospray ionization (CE-ESI) interface coupled to a high-resolution tandem mass spectrometer. This approach is scalable to various cell sizes and compatible with the complex three-dimensional structure of the developing embryo. As an example, we demonstrate that microprobe single-cell CE-ESI-MS enables the elucidation of metabolic cell heterogeneity that unfolds as a progenitor cell gives rise to descendants during development of the embryo. Besides cell and developmental biology, the single-cell analysis protocols described here are amenable to other cell sizes, cell types, or animal models.

Microprobe Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry for Single-cell Metabolomics in Live Frog Xenopus laevis Embryos

We describe steps that enable fast in situ sampling of a small portion of an individual cell with high precision and minimal invasion using capillary-based micro-sampling, to facilitate chemical characterization of a snapshot of metabolic activity in live embryos using a custom-built single cell capillary electrophoresis and mass spectrometry platform.

Microprobe kılcal Elektroforez kütle spektrometresi canlı Kurbağa (Xenopus laevis) embriyo tek hücreli Metabolomics için

The quantification of small molecules in single cells raises new potentials for better understanding the basic processes that underlie embryonic ...

Kimya

Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ratios (m/z), which are useful to deduce molecular weights and structures. While it is essentially a destructive analytical method, recent advancements in the ambient ionization technique have enabled us to acquire data while leaving tissue in a relatively intact state in terms of integrity. Probe electrospray ionization (PESI) is a so-called direct method because it does not require complex and time-consuming pretreatment of samples. A fine needle serves as a sample picker, as well as an ionization emitter. Based on the very sharp and fine property of the probe tip, destruction of the samples is minimal, allowing us to acquire the real-time molecular information from living things in situ. Herein, we introduce three applications of PESI-MS technique that will be useful for biomedical research and development. One involves the application to solid tissue, which is the basic application of this technique for the medical diagnosis. As this technique requires only 10 mg of the sample, it may be very useful in the routine clinical settings. The second application is for in vitro medical diagnostics where human blood serum is measured. The ability to measure fluid samples is also valuable in various biological experiments where a sufficient volume of sample for conventional analytical techniques cannot be provided. The third application leans toward the direct application of probe needles in living animals, where we can obtain real-time dynamics of metabolites or drugs in specific organs. In each application, we can infer the molecules that have been detected by MS or use artificial intelligence to obtain a medical diagnosis.

This article introduces sample preparation methods for a unique real-time analytical method based on the ambient mass spectrometry. This method lets us perform real-time analysis of the biological molecules in vivo without any special pretreatments.

Probuelektrosprey Iyonizasyon Kütle Spektrometresi için Örnek Hazırlama

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ...

Sample Preparation Strategies for Mass Spectrometry Imaging of 3D Cell Culture Models

Three dimensional cell cultures are attractive models for biological research. They combine the flexibility and cost-effectiveness of cell culture with some of the spatial and molecular complexity of tissue. For example, many cell lines form 3D structures given appropriate in vitro conditions. Colon cancer cell lines form 3D cell culture spheroids, in vitro mimics of avascular tumor nodules. While immunohistochemistry and other classical imaging methods are popular for monitoring the distribution of specific analytes, mass spectrometric imaging examines the distribution of classes of molecules in an unbiased fashion. While MALDI mass spectrometric imaging was originally developed to interrogate samples obtained from humans or animal models, this report describes the analysis of in vitro three dimensional cell cultures, including improvements in sample preparation strategies. Herein is described methods for growth, harvesting, sectioning, washing, and analysis of 3D cell cultures via matrix-assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry (MALDI-MS) imaging. Using colon carcinoma 3D cell cultures as a model system, this protocol demonstrates the ability to monitor analytes in an unbiased fashion across the 3D cell culture system with MALDI-MSI.

Immortalized cancer cell lines can be grown as 3D cell cultures, a valuable model for biological research. This protocol describes mass spectrometry imaging of 3D cell cultures, including improvements in the sample preparation platform. The goal of this protocol is to instruct users to prepare 3D cell cultures for mass spectrometry imaging analysis.

3D Hücre Kültürü Modelleri Kütle Spektrometre Görüntüleme Hazırlık Stratejileri Numune

Three dimensional cell cultures are attractive models for biological research. They combine the flexibility and cost-effectiveness of cell culture with ...

Biyomühendislik

An Integrated Raman Spectroscopy and Mass Spectrometry Platform to Study Single-Cell Drug Uptake, Metabolism, and Effects

Cells are known to be inherently heterogeneous in their responses to drugs. Therefore, it is essential that single-cell heterogeneity is accounted for in drug discovery studies. This can be achieved by accurately measuring the plethora of cellular interactions between a cell and drug at the single-cell level (i.e., drug uptake, metabolism, and effect). This paper describes a single-cell Raman spectroscopy and mass spectrometry (MS) platform to monitor metabolic changes of cells in response to drugs. Using this platform, metabolic changes in response to the drug can be measured by Raman spectroscopy, while the drug and its metabolite can be quantified using mass spectrometry in the same cell. The results suggest that it is possible to access information about drug uptake, metabolism, and response at a single-cell level.

This protocol presents an integrated Raman spectroscopy-mass spectrometry (MS) platform that is capable of achieving single-cell resolution. Raman spectroscopy can be used to study cellular response to drugs, while MS can be used for targeted and quantitative analysis of drug uptake and metabolism.

Tek Hücreli İlaç Alımı, Metabolizması ve Etkileri Üzerine Entegre Raman Spektroskopisi ve Kütle Spektrometresi Platformu

Cells are known to be inherently heterogeneous in their responses to drugs. Therefore, it is essential that single-cell heterogeneity is accounted for in ...

Carrier-assisted One-pot Sample Preparation for Targeted Proteomics Analysis of Small Numbers of Human Cells

Protein analysis of small numbers of human cells is primarily achieved by targeted proteomics with antibody-based immunoassays, which have inherent limitations (e.g., low multiplex and unavailability of antibodies for new proteins). Mass spectrometry (MS)-based targeted proteomics has emerged as an alternative because it is antibody-free, high multiplex, and has high specificity and quantitation accuracy. Recent advances in MS instrumentation make MS-based targeted proteomics possible for multiplexed quantification of highly abundant proteins in single cells. However, there is a technical challenge for effective processing of single cells with minimal sample loss for MS analysis. To address this issue, we have recently developed a convenient protein carrier-assisted one-pot sample preparation coupled with liquid chromatography (LC) - selected reaction monitoring (SRM) termed cLC-SRM for targeted proteomics analysis of small numbers of human cells. This method capitalizes on using the combined excessive exogenous protein as a carrier and low-volume one-pot processing to greatly reduce surface adsorption losses as well as high-specificity LC-SRM to effectively address the increased dynamic concentration range due to the addition of exogeneous carrier protein. Its utility has been demonstrated by accurate quantification of most moderately abundant proteins in small numbers of cells (e.g., 10-100 cells) and highly abundant proteins in single cells. The easy-to-implement features and no need for specific devices make this method readily accessible to most proteomics laboratories. Herein we have provided a detailed protocol for cLC-SRM analysis of small numbers of human cells including cell sorting, cell lysis and digestion, LC-SRM analysis, and data analysis. Further improvements in detection sensitivity and sample throughput are needed towards targeted single-cell proteomics analysis. We anticipate that cLC-SRM will be broadly applied to biomedical research and systems biology with the potential of facilitating precision medicine.

A protein carrier-assisted one-pot sample preparation coupled with liquid chromatography (LC) - selected reaction monitoring (SRM) termed cLC-SRM is a convenient method for multiplexed targeted proteomics analysis of small numbers of cells, including single cells. It capitalizes on using excessive exogenous protein as a carrier and high-specificity LC-SRM for targeted quantification.

Protein analysis of small numbers of human cells is primarily achieved by targeted proteomics with antibody-based immunoassays, which have inherent ...

Integrated Cell Manipulation Platform Coupled with the Single-probe for Mass Spectrometry Analysis of Drugs and Metabolites in Single Suspension Cells

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. The single-probe, a microscale sampling and ionization device, can be coupled with a mass spectrometer for on-line, rapid SCMS analysis of cellular constituents under ambient conditions. Previously, the single-probe SCMS technique was primarily used to measure cells immobilized onto a substrate, limiting the types of cells for studies. In the current study, the single-probe SCMS technology has been integrated with a cell manipulation system, typically used for in vitro fertilization. This integrated cell manipulation and analysis platform uses a cell-selection probe to capture identified individual floating cells and transfer the cells to the single-probe tip for microscale lysis, followed by immediate mass spectrometry analysis. This capture and transfer process removes the cells from the surrounding solution prior to analysis, minimizing the introduction of matrix molecules in the mass spectrometry analysis. This integrated setup is capable of SCMS analysis of targeted patient-isolated cells present in body fluids samples (e.g., urine, blood, saliva, etc.), allowing for potential applications of SCMS analysis to human medicine and disease biology.

An integrated cell manipulation platform is developed for use in conjunction with a single-probe mass spectrometry setup for the on-line analysis of individual suspension cells under ambient conditions.

Entegre hücre manipülasyon platformu tek süspansiyon hücrelerinde Ilaçların ve metabolitlerin Kütle Spektrometrisi analizi için tek prob ile birleştiğinde

Single cell mass spectrometry (SCMS) enables sensitive detection and accurate analysis of broad ranges of cellular species on the individual-cell level. ...

Direct Analysis of Single Cells by Mass Spectrometry at Atmospheric Pressure

Analysis of biochemicals in single cells is important for understanding cell metabolism, cell cycle, adaptation, disease states, etc. Even the same cell types exhibit heterogeneous biochemical makeup depending on their physiological conditions and interactions with the environment. Conventional methods of mass spectrometry (MS) used for the analysis of biomolecules in single cells rely on extensive sample preparation. Removing the cells from their natural environment and extensive sample processing could lead to changes in the cellular composition. Ambient ionization methods enable the analysis of samples in their native environment and without extensive sample preparation.1 The techniques based on the mid infrared (mid-IR) laser ablation of biological materials at 2.94 &mu;m wavelength utilize the sudden excitation of water that results in phase explosion.2 Ambient ionization techniques based on mid-IR laser radiation, such as laser ablation electrospray ionization (LAESI) and atmospheric pressure infrared matrix-assisted laser desorption ionization (AP IR-MALDI), have successfully demonstrated the ability to directly analyze water-rich tissues and biofluids at atmospheric pressure.3-11 In LAESI the mid-IR laser ablation plume that mostly consists of neutral particulate matter from the sample coalesces with highly charged electrospray droplets to produce ions. Recently, mid-IR ablation of single cells was performed by delivering the mid-IR radiation through an etched fiber. The plume generated from this ablation was postionized by an electrospray enabling the analysis of diverse metabolites in single cells by LAESI-MS.12 This article describes the detailed protocol for single cell analysis using LAESI-MS. The presented video demonstrates the analysis of a single epidermal cell from the skin of an Allium cepa bulb. The schematic of the system is shown in Figure 1. A representative example of single cell ablation and a LAESI mass spectrum from the cell are provided in Figure 2.

Single cell analysis is performed by mass spectrometry on plant and animal cells at atmospheric pressure by using a sharpened optical fiber to sample the cells for laser ablation electrospray ionization (LAESI) mass spectrometry.

Doğrudan Atmosferik Basınç Kütle Spektrometresi Tek Hücre Analizi

Analysis of biochemicals in single cells is important for understanding cell metabolism, cell cycle, adaptation, disease states, etc. Even the same cell ...

Biyoloji

MALDI-Mass Spectrometric Imaging for the Investigation of Metabolites in Medicago truncatula Root Nodules

Most techniques used to study small molecules, such as pharmaceutical drugs or endogenous metabolites, employ tissue extracts which require the homogenization of the tissue of interest that could potentially cause changes in the metabolic pathways being studied1. Mass spectrometric imaging (MSI) is a powerful analytical tool that can provide spatial information of analytes within intact slices of biological tissue samples1-5. This technique has been used extensively to study various types of compounds including proteins, peptides, lipids, and small molecules such as endogenous metabolites. With matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI)-MSI, spatial distributions of multiple metabolites can be simultaneously detected. Herein, a method developed specifically for conducting untargeted metabolomics MSI experiments on legume roots and root nodules is presented which could reveal insights into the biological processes taking place. The method presented here shows a typical MSI workflow, from sample preparation to image acquisition, and focuses on the matrix application step, demonstrating several matrix application techniques that are useful for detecting small molecules. Once the MS images are generated, the analysis and identification of metabolites of interest is discussed and demonstrated. The standard workflow presented here can be easily modified for different tissue types, molecular species, and instrumentation.

MALDI-Mass Spectrometric Imaging for the Investigation of Metabolites in Medicago truncatula Root Nodules

Mass spectrometric imaging (MSI) is a powerful tool that can be used to discover and identify various chemical species in intact tissues, preserving the compounds in their native environments, which can provide new insights into biological processes. Herein a MSI method developed for the analysis of small molecules is described.&#160;