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Hybrid Ionization Source Combining Nanoelectrospray and Dielectric Barrier Discharge Ionization for the Simultaneous Detection of Polar and Nonpolar Compounds in Single Cells
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-02-03 , DOI: 10.1021/acs.analchem.1c04759
Qinlei Liu 1 , Jiayi Lan 1 , Ri Wu 1 , Alina Begley 1 , Wenjie Ge 2 , Renato Zenobi 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-02-03 , DOI: 10.1021/acs.analchem.1c04759
Qinlei Liu 1 , Jiayi Lan 1 , Ri Wu 1 , Alina Begley 1 , Wenjie Ge 2 , Renato Zenobi 1
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Single-cell metabolomics is expected to deliver fast and dynamic information on cell function; therefore, it requires rapid analysis of a wide variety of very small quantities of metabolites in living cells. In this work, a hybrid ionization source that combines nanoelectrospray ionization (nanoESI) and dielectric barrier discharge ionization (DBDI) is proposed for single-cell analysis. A capillary with a 1 μm i.d. tip was inserted into cells for sampling and then directly used as the nanoESI source for ionization of polar metabolites. In addition, a DBDI source was employed as a post-ionization source to improve the ionization of apolar metabolites in cells that are not easily ionized by ESI. By increasing the voltage of the DBDI source from 0 to 3.2 kV, the classes of detected metabolites can be shifted from mostly polar to both polar and apolar to mainly apolar. Plant cells (onion) and human cells (PANC-1) were investigated in this study. After optimization, 50 compounds in onion cells and 40 compounds in PANC-1 cells were observed in ESI mode (3.5 kV) and an additional 49 compounds in onion cells and 73 compounds in PANC-1 cells were detected in ESI (3.5 kV)-DBDI (2.6 kV) hybrid mode. This hybrid ionization source improves the coverage, ionization efficiency, and limit of detection of metabolites with different polarities and could potentially contribute to the fast-growing field of single-cell metabolomics.
中文翻译：
混合电离源结合纳米电喷雾和介质阻挡放电电离，用于同时检测单细胞中的极性和非极性化合物
单细胞代谢组学有望提供有关细胞功能的快速动态信息；因此，它需要对活细胞中种类繁多的极少量代谢物进行快速分析。在这项工作中，提出了一种结合了纳米电喷雾电离 (nanoESI) 和介质阻挡放电电离 (DBDI) 的混合电离源，用于单细胞分析。将具有 1 μm id 尖端的毛细管插入细胞中进行采样，然后直接用作 nanoESI 源以电离极性代谢物。此外，DBDI 源用作后电离源，以改善细胞中不易被 ESI 电离的非极性代谢物的电离。通过将 DBDI 源的电压从 0 增加到 3.2 kV，检测到的代谢物的类别可以从主要极性转变为极性和非极性转变为主要非极性。本研究研究了植物细胞（洋葱）和人类细胞（PANC-1）。优化后，在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI 模式 (3.5 kV) 下额外检测到洋葱细胞中的 49 种化合物和 PANC-1 细胞中的 73 种化合物- DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI (3.5 kV)-DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI (3.5 kV)-DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。
更新日期：2022-02-03
中文翻译：
混合电离源结合纳米电喷雾和介质阻挡放电电离，用于同时检测单细胞中的极性和非极性化合物
单细胞代谢组学有望提供有关细胞功能的快速动态信息；因此，它需要对活细胞中种类繁多的极少量代谢物进行快速分析。在这项工作中，提出了一种结合了纳米电喷雾电离 (nanoESI) 和介质阻挡放电电离 (DBDI) 的混合电离源，用于单细胞分析。将具有 1 μm id 尖端的毛细管插入细胞中进行采样，然后直接用作 nanoESI 源以电离极性代谢物。此外，DBDI 源用作后电离源，以改善细胞中不易被 ESI 电离的非极性代谢物的电离。通过将 DBDI 源的电压从 0 增加到 3.2 kV，检测到的代谢物的类别可以从主要极性转变为极性和非极性转变为主要非极性。本研究研究了植物细胞（洋葱）和人类细胞（PANC-1）。优化后，在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI 模式 (3.5 kV) 下额外检测到洋葱细胞中的 49 种化合物和 PANC-1 细胞中的 73 种化合物- DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI (3.5 kV)-DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。在 ESI 模式 (3.5 kV) 下观察到洋葱细胞中的 50 种化合物和 PANC-1 细胞中的 40 种化合物，在 ESI (3.5 kV)-DBDI (2.6 kV) 混合模式。这种混合电离源提高了不同极性代谢物的覆盖率、电离效率和检测限，并可能有助于单细胞代谢组学领域的快速发展。
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