Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
1.1. Физические основы метода. Ионизация. 10
1.1.1. Каскад соударений 11
1.1.2. Кластерные ионные источники 12
1.1.3. Матричный эффект 13
1.2. Устройство TOF-SIMS масс-спектрометра 14
1.2.1. Источник первичных ионов 14
1.2.2. Настройка параметров ионной пушки 15
1.2.3. Времяпролетный масс-анализатор. 16
1.2.4. Компенсация заряда 19
1.2.5. Профилирование по глубине 19
1.3. Получение и обработка ионных изображений 20
1.3.1. Инструментальная реализация 22
1.3.2. Статический предел SIMS 23
1.3.3. Пространственное разрешение и время анализа
1.4. Возможности метода при анализе различных классов органических соединений 25
1.5. Сравнение TOF-SIMS с другими методами масс-спектрометрии 26
1.5. Приготовление образцов 27
1.5.1. Криофиксация 28
1.5.2. Лиофилизация 28
1.5.3. Замораживание-травление 29
1.5.4. Анализ в замороженном состоянии 29
1.5.5. Замораживание-скалывание 30
1.5.6. Сравнение различных методов
1.6. Анализ модельных систем 30
1.7. Анализ тканей 31
1.8. Анализ бактерий и их сообществ 34
1.9. Анализ культур клеток 35
1.10. Усиление выхода вторичных ионов 38
1.10.1. Постионизация 38
1.10.2. Нанесение матрицы 38
1.10.3. Напыление металлов 39
1.10.4. Нанесение наночастиц 39
Глава 2. Экспериментальные методы 40
2.1. Времяпролетная масс-спектрометрия вторичных ионов 40
2.1.1. Жидкометаллическая ионная пушка 40
2.1.2. Дополнительная пушка для травления 41
2.1.3. Электронная пушка 41
2.1.4. Времяпролетный масс-анализатор и детектор 42
2.1.5. Вакуумная система 42
2.2. Пробоподготовка биологических и модельныхобразцов 42
2.2.1. Культивирование и химическая фиксация клеток глиобластомы 42
2.2.2. Химическая фиксация седалищных нервов травяной лягушки Rana temporaria 43
2.2.3. Криофиксация и секционирование ооцитов мыши 43
2.2.4. Приготовление упорядоченных липидных пленок методом Ленгмюра-Блоджетт 44
2.2.5. Приготовление неупорядоченных липидных пленок 44
2.3. Синтез наночастиц 45
2.3.1. Au тип I 45
2.3.2. Au тип II 45
2.3.3. Ag тип I 45
2.3.4. Ag тип II 2.3.6. Pb 46
2.3.7. Au/TiO2 46
2.3.8. SiO2 и Au/SiO2 (наночастицы типа ядро-оболочка) 46
2.3.9. Приготовление модельного образца 47
Глава 3 . Оценка параметров метода и его применимости для анализа биологических образцов 48
3.1. Оценка эффективности ионизации первичных ионов. Подбор оптимальных настроек
для различных типовых сценариев работы. Оценка погрешностей метода. 48
3.1.1. Оценка эффективности ионизации первичных ионов 48
3.1.2. Оценка погрешностей измерений выхода вторичных ионов 54
3.1.3. Фрагментация молекулярных ионов 56
3.2. Оценка влияния различных факторов на выход вторичных ионов. Количественный анализ 58
3.2.1. Оценка влияния параметров компенсации заряда 58
3.2.2. Влияние подложки на выход вторичных ионов 59
3.2.3. Усиление сигнала различными наночастицами 61
3.2.4. Построение концентрационной зависимости для модельных систем 67
3.2.5. Оценка изменений липидного состава в миелиновых мембранах, вызванных добавлением АТФ. Сравнительный количественный анализ 68
Глава 4. Определение морфологии и химического состава биологических тканей и клеток
4.1. Визуализация распределения вторичных ионов в реальных биологических образцах. 3D-анализ 72
4.1.1. Процедура ионного травления 72
4.1.2. Визуализация распределения цисплатина в клетках глиобластомы 74
4.1.3. Визуализация распределения серебра в клетках цианобактерий Anabaena sp PCC 7120 82
4.1.4. Исследование распределения A2E и окисленных форм A2E в липофусциновых гранулах 83
4.2. Разработка метода визуализации морфологии и состава одиночных клеток на примере GV-ооцитов млекопитающих 87
4.2.1. Протокол метода 88
4.2.2. Оптическая микроскопия ооцитов 88
4.2.3. Рельеф полученных препаратов и оценка его влияния на выход вторичных ионов 91
4.2.4. Сопоставление химического состава и структур ооцитов 94
4.2.5. Полезное пространственное разрешение 97
Основные результаты и выводы 100
Список используемых сокращений 101
Список литературы 102
