Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS) is a powerful tool to obtain both chemical information and spatial distribution of specific molecules of interest on a specimen surface. However, since the focused ion beam requires ultrahigh vacuum conditions for desorption and ionization of analytes, proper specimen preparation, such as drying, freeze-drying, and frozen dehydration, is required for ToF-SIMS analysis. In particular, biological specimens with high moisture content generally have a problem of specimen deformation during the normal drying process for a vacuum environment. In this study, the authors propose a cellular specimen preparation method to improve the ion imaging of cells by reducing the deformation of specimens in ToF-SIMS analysis. When the cells on the slide substrate are completely covered with single-layer graphene, the ToF-SIMS imaging is improved by reduced cell deformation due to slow drying. In addition, the graphene encapsulation also induces a reduction in the yield of secondary ions, thereby suppressing the background ion spectra generated by the unwanted organic residues on the substrate, resulting in the improvement of ToF-SIMS imaging. The authors also found that adding plasma treatment to this sample preparation can further improve ion imaging of cells. After cell dehydration is completed, the covered graphene layer can be peeled off by air-plasma treatment and the unwanted organic residues on the substrate can be removed due to plasma cleaning, thereby much improving ion imaging of cells.

中文翻译：

---

在飞行时间二次离子质谱分析中，通过石墨烯覆盖改善了缓慢干燥的神经元和皮肤细胞的离子成像。

飞行时间二次离子质谱仪（ToF-SIMS）是一种强大的工具，可用于获取化学信息以及标本表面上特定目标分子的空间分布。但是，由于聚焦离子束需要超高真空条件才能使分析物解吸和电离，因此，ToF-SIMS分析需要适当的样品制备，例如干燥，冷冻干燥和冷冻脱水。特别地，具有高水分含量的生物样品通常在真空环境的正常干燥过程中具有样品变形的问题。在这项研究中，作者提出了一种细胞标本制备方法，通过减少ToF-SIMS分析中的标本变形来改善细胞的离子成像。当滑动基板上的细胞完全被单层石墨烯覆盖时，ToF-SIMS成像可通过减少由于缓慢干燥而引起的细胞变形来改善。另外，石墨烯的包封还引起次级离子产率的降低，从而抑制了由基底上不需要的有机残基产生的背景离子光谱，从而改善了ToF-SIMS成像。作者还发现，在此样品前处理中添加等离子体处理可以进一步改善细胞的离子成像。细胞脱水完成后，可以通过空气等离子体处理将被覆盖的石墨烯层剥离，并且可以通过等离子体清洁去除基材上不需要的有机残留物，从而大大改善了细胞的离子成像。ToF-SIMS成像可通过降低因缓慢干燥而导致的细胞变形来改善。另外，石墨烯的包封还引起次级离子产率的降低，从而抑制了由基底上不需要的有机残基产生的背景离子光谱，从而改善了ToF-SIMS成像。作者还发现，在此样品前处理中添加等离子体处理可以进一步改善细胞的离子成像。细胞脱水完成后，可以通过空气等离子体处理将被覆盖的石墨烯层剥离，并且可以通过等离子体清洁去除基材上不需要的有机残留物，从而大大改善了细胞的离子成像。ToF-SIMS成像可通过降低因缓慢干燥而导致的细胞变形来改善。另外，石墨烯的包封还引起次级离子产率的降低，从而抑制了由基底上不需要的有机残基产生的背景离子光谱，从而改善了ToF-SIMS成像。作者还发现，在此样品前处理中添加等离子体处理可以进一步改善细胞的离子成像。细胞脱水完成后，可以通过空气等离子体处理将被覆盖的石墨烯层剥离，并且可以通过等离子体清洁去除基材上不需要的有机残留物，从而大大改善了细胞的离子成像。从而抑制了基底上不需要的有机残留物产生的背景离子光谱，从而改善了ToF-SIMS成像。作者还发现，在此样品前处理中添加等离子体处理可以进一步改善细胞的离子成像。细胞脱水完成后，可以通过空气等离子体处理将被覆盖的石墨烯层剥离，并且可以通过等离子体清洁去除基材上不需要的有机残留物，从而大大改善了细胞的离子成像。从而抑制了基底上不需要的有机残留物产生的背景离子光谱，从而改善了ToF-SIMS成像。作者还发现，在此样品前处理中添加等离子体处理可以进一步改善细胞的离子成像。细胞脱水完成后，可以通过空气等离子体处理将被覆盖的石墨烯层剥离，并且可以通过等离子体清洁去除基材上不需要的有机残留物，从而大大改善了细胞的离子成像。