Plasmonic Alloys Reveal a Distinct Metabolic Phenotype of Early Gastric Cancer
通讯作者：钱昆 期刊：Advanced Materials 时间：20 March 2021
Abstract
胃癌(Gastric cancer, GC)是一个多因素的过程，伴随着代谢途径的改变。无创代谢谱有助于早期GC诊断，从而改善预后结果。在这里，介孔PdPtAu合金(mesoporous PdPtAu alloys)被设计来表征人类血液中的代谢谱。采用非均匀表面等离子体共振优化元素组成，为光诱导解吸/电离提供首选电荷转移，为热驱动解吸提供增强光热转换。 PdPtAu的表面结构通过受控的介孔进一步调整，只容纳代谢物，而不是大的干扰化合物。因此，优化后的PdPtAu合金通过激光解吸/电离质谱在数秒内产生直接代谢指纹，消耗500 nL天然血浆。早期GC通过稀疏学习显示出独特的代谢表型，从而精确诊断GC，AUC为0.942。可以预见，等离子体合金将开辟一个微创血液分析的新时代，以改善临床环境中癌症患者的监测。
Fig. 1. Characterization of PdPt and PdPtAu alloys
使用一种改良的 surfactant-directing strategy 合成 mesoporous PdPtAu 。 简单地说，通过化学计量学方法在PdPt胶束上种子生长Au，然后去除Pluronic F127表面活性剂，获得了三金属合金。 图1a为 去除表面活性剂后，形成均匀的介孔PdPt微球。 金 precursor 还原后，PdPtAu微球的粒径增大到≈150 nm，孔径减小到≈15 nm(图1b)。 通过元素映射分析(图1c)和线扫描剖面(图1d)，得到的三金属合金显示出Pd、Pt和Au的分布。区域电子衍射图(图1e)和高分辨率TEM(图1e的插图)显示了明显的三金属合金多晶环。通过广角x射线粉末衍射分析(图1f)对晶体结构和周期间距进行了验证，得出了两组不同的衍射峰，它们都指向了PdPt 和Au的fcc晶体结构。
Figure 2. Optimization of PdPtAu alloys for metabolites detection
纳米材料的LDI增强依赖于其元素组成和表面结构。 随后，我们通过改变金precursor的浓度，合成了性能可控的PdPtAu纳米球(20/30/40 × 10-3 m of HAuCl4 aqueous solution, denoted as PdPtAu-2/3/4, Figure 2a–c) 。
为了证明LDI质谱对小分子的高灵敏度和选择性可以通过当前的策略实现，以葡萄糖、苯丙氨酸和赖氨酸为指示分子对合成合金进行了全面的质谱评价。在灵敏度方面，PdPtAu-3在标准样品(图2d)的点状图中对小代谢物的信号强度最高，优于PdPtAu-1/2/4合金。