質譜成像技術是近年來快速發展的分子成像技術，廣泛應用于蛋白質、多肽、磷脂、氨基酸、寡糖等生物分子的成像。由生物質或化石燃料的不完全燃燒產生的煙塵、黑碳和柴油發動機顆粒等碳質氣溶膠，通常是PM2.5等復雜大氣顆粒物的重要組成部分，這些大氣顆粒物嚴重影響人類的健康。因此，追蹤真實的氣溶膠粒子多種成分的體內行為十分重要，但由于其復雜性，現有方法尚無法實現。
中國科學院化學研究所活體分析化學院重點實驗室研究員聶宗秀課題組長期致力于開發生物質譜成像新方法，對顆粒質譜與成像開展了系統的探索研究。2015年，課題組利用激光解吸電離的方法（LDI-MS）實現了碳納米材料的免標記體內原位質譜成像（Nature Nanotech. 2015, 10, 176）。進一步地，課題組將該方法擴展到納米載藥體系研究中，實現了包括二硫化鉬、金納米顆粒、黑磷和碳納米管等在內的納米載藥體系在小鼠原位腫瘤的分布和藥物釋放行為研究（Science Advances, 2018, 4, eaat9039）。可以預見，基于該技術原理，未來將有更多的納米體系相關科學問題可以通過質譜成像方法進行體內原位分析研究，這對于了解納米顆粒的體內行為和相互作用具有重要意義。
最近，該課題組利用前期建立的納米材料質譜成像方法，實現了大氣碳質氣溶膠顆粒物（PM2.5）在小鼠肺中的多組分成像研究，獲得了碳質氣溶膠中有機碳（OC）和無機（或元素）碳（EC）的分布差異。定量結果顯示，OC在肺實質中釋放更多，并且能夠比EC更快地被肺部清除。原位肺癌模型的結果顯示，OC比EC能夠更深入地進入癌組織區域。此外，科研人員還對肺外器官中EC和OC的特異分布進行了定量分析，并在原位肝癌模型中也觀察到了與肺部相似的結果。
相關研究成果發表在Angewandte Chemie International Edition上，并被選為Inside back cover和Hot paper。
質譜成像揭示碳質氣溶膠顆粒物（PM2.5）中有機碳和元素碳在體內特異性分布差異
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