Une équipe de recherche de la DGIST a récemment développé une technologie pour acquérir une imagerie de spectrométrie de masse à haute résolution de taille micrométrique, échantillons biologiques vivants sans prétraitement chimique dans l'environnement général de pression atmosphérique.

Cette réalisation a été dirigée par le professeur Dae Won Moon et le Dr Jae Young Kim du département de nouvelle biologie de la DGIST. Le système d'imagerie par spectrométrie de masse est une technologie permettant de mesurer la quantité d'une substance présente dans une certaine région au fur et à mesure qu'elle acquiert des informations biomoléculaires sur les tissus et les cellules. Il acquiert également la distribution spatiale des biomolécules par la mesure de la masse des biomolécules en désorbant les biomolécules des tissus et des cellules.

Les chercheurs utilisent généralement un système de désorption par faisceau d'ions ou une méthode de désorption laser dans laquelle les échantillons de biomolécules sont séparés dans un état sous vide pour obtenir une imagerie spectrométrique de masse à haute résolution. Cependant, afin d'analyser précisément l'échantillon en le plaçant dans une enceinte à vide, des processus de prétraitement tels que la découpe des échantillons congelés ou un traitement chimique étaient nécessaires. Dans le processus, des effets secondaires se sont produits, telles que l'endommagement des échantillons ou la perte d'informations moléculaires.

Bien que des recherches sur la spectrométrie de masse et les méthodes d'imagerie par spectrométrie de masse dans l'environnement de pression atmosphérique aient été menées dans le monde entier, ils n'ont pas été directement appliqués en science biomédicale et en médecine en raison de la limitation des performances des échantillons biologiques ionisants sous pression atmosphérique,

Dans l'étude, l'équipe de recherche a utilisé un laser femtoseconde pour désorber les biomolécules des échantillons biologiques et un jet de plasma pour ioniser les biomolécules et analysé la spectrométrie de masse des échantillons biologiques en même temps. Par ailleurs, les chercheurs ont répandu des nanoparticules d'or sur un échantillon biologique en utilisant l'endocytose de tissus vivants, et modifié les propriétés d'absorption de la lumière des échantillons biologiques afin que la désorption des biomolécules puisse facilement se produire avec une faible puissance laser.

Afin de résoudre les problèmes d'ingénierie qui peuvent survenir lors de l'ionisation à pression atmosphérique, ils ont ajouté un dispositif de transmission d'ions, une lentille de focalisation laser, une étape de numérisation 2D, et un circuit de synchronisation de signaux entre les appareils et complète le système.

En utilisant ce système, environ 250 substances biomoléculaires ont été extraites de coupes de tissu hippocampique de cerveau de souris, et l'imagerie par spectrométrie de masse avec une résolution de 3 m ou moins a été obtenue à partir de 10 matériaux biomoléculaires. En outre, des coupes de tissus adjacents prélevées sur les mêmes rats ont été utilisées pour déterminer l'efficacité du médicament au niveau de la biopsie.

A travers les conclusions de cette étude, on s'attend à ce que la fiabilité du développement de nouveaux médicaments puisse être améliorée et que le sacrifice d'animaux de laboratoire puisse être réduit en utilisant un système d'imagerie par spectrométrie de masse comme technologie de criblage de médicaments basée sur l'organisation.

Le professeur Moon a dit, « Vous pouvez acquérir une grande quantité d'informations sur les biomolécules non endommagées à partir d'échantillons biologiques ayant une activité métabolique. En même temps, vous pouvez le visualiser en haute résolution. Par conséquent, cette technologie contribuera de manière significative à la recherche en biologie moléculaire. » Il a également ajouté :« Nous mènerons d'autres études pour élargir la gamme de poids moléculaires détectables dans l'échantillon et les utiliserons dans le domaine du diagnostic médical, comme le développement de nouveaux criblages de médicaments et endoscopie par spectrométrie de masse."