
MSI LDPI-A激光解析电离+二次光电离质谱成像系统是一个复合型技术,。它结合了两种电离技术,以克服单一技术的局限性,从而实现更优的质谱成像性能。
1. 质谱成像简介
质谱成像是一种强大的分析技术,它不仅能告诉你样品中有什么分子(定性分析),还能告诉你这些分子在样品表面的空间分布在哪里。就像给样本拍一张“分子照片”,照片中的每个像素点都包含一张完整的质谱图。
与传统的光学生物成像技术相比,质谱成像技术属于分子信息成像,是研究生物组织及活体动物中分子成像的新型分析技术。与传统的荧光分子成像、免疫标记分子成像技术相比,质谱成像可以在不用标记,无需复杂预处理的条件下实现分子成像,而且可以在同一张组织切片上同时分析数百种生物分子的空间分布特征,还可以与生物组织病理学分析结果对照用于生物病理学研究。
应用:质谱成像技术已经广泛应用于蛋白质组,脂质组学以及药物代谢组学等领域,同时也已经在病理学,临床医学以及疾病诊断中展现了巨大的应用潜力。
2. MSI LDPI-A激光解析电离+二次光电离质谱成像是两种电离的高分辨复合型技术
背景,现在主要的质谱成像技术包括基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱、解析电喷雾电离(DESI)质谱和二次离子电离质谱(SIMS),这三种技术分别是通过激光、带电的小液滴和离子束将待测物从组织的表面解析电离,都属于直接解析电离的分析方法。
以MALDI为例不足之处:由于生物组织自身复杂的基质环境,即使在基质辅助的情况下,生物组织中内源性化学成分的激光解析电离效率依然小于1/1000。而且,高丰度且离子化效率强的化合物会抑制其他种类化合物的电离。例如,在正离子模式下的,生物组织的MALDI质谱图中脂质类化合物主要以磷脂酰胆碱类化合物(PC为主,而同样含量丰富的糖酯类化合物却很少被测到。
在此背景下,MSI LDPI-A激光解析电离+二次光电离质谱成像实现在常压条件下,基于激光解析电离技术结合,光诱导的离子分子反应二次电离,实现生物组织中不同种类化合物高分辨高灵敏成像。
3. MSI LDPI-A优势与特点
与常见的MALDI-MSI和DESI-MSI相比,MSI LDPI-A具有独特优势:
无需基质:避免了MALDI中基质分子产生的背景干扰,在低分子量区域(< 500 Da)的成像尤其清晰。
高灵敏度:PI步骤将大量中性分子转化为离子,灵敏度比传统LDI高出数个数量级。
高空间分辨率:取决于激光光斑大小,可达微米级别,优于DESI(通常>50 µm)。
丰富的化学信息:软电离方式产生丰富的分子离子峰,碎片少,便于分子鉴定。
广谱性:对各类非极性和极性分子都有较好的检测能力。
MSI LDPI-A产品介绍
第1步:激光解析电离
激光解析电离 是启动这个过程的第1步。
作用:使用脉冲激光(通常是紫外激光,如Nd:YAG激光的266nm或355nm波长)照射样品表面。
过程:
激光能量被样品吸收,导致样品表面的材料(待分析物及其周围基质)瞬间气化/解吸,脱离固体表面。这个过程产生了一个由中性分子、碎片离子、电子和团簇组成的羽流。
特点:
空间分辨率高:激光光斑可以聚焦到微米级别,决定了成像的精细程度。
“软”电离(相对):LDI本身主要产生中性分子,碎片较少,有利于保留完整的分子信息。但电离效率通常较低且不稳定。
传统的LDI-MS成像的瓶颈:产生的粒子大部分是电中性的,无法被质谱仪检测(质谱仪只能检测带电离子)。因此,传统LDI的灵敏度有限,且严重依赖样品基质来辅助电离(类似MALDI中的基质)。
第2步:二次光电离
为了解决中性分子无法被检测的问题,二次光电离 被引入作为第2步电离源。
作用:在LDI产生的气化羽流中,使用另一个光源(真空紫外灯,如10.6 eV)对这些中性分子进行照射。
VUV光子能量高于许多有机分子的电离能。光子被中性分子吸收,使其发生单光子电离,打出电子,从而生成母离子。
特点:
高效电离:将大量的中性分子转化为可检测的离子,极大提高了检测灵敏度。
“软”电离:PI通常产生分子离子([M]⁺),碎片很少,非常有利于复杂混合物的分析和分子结构的确认。
普适性强:对大多数有机化合物(如多环芳烃、脂类、药物、代谢物等)都有较好的响应,减少了对基质的依赖。
4. MSI LDPI-A系统整合与工作流程
整个系统的工作流程如下:
(1)样品制备:将待测的薄组织切片或材料平铺在载玻片上。通常无需添加化学基质,这是相对于MALDI的一大优势。
(2)激光解析:脉冲激光按照预设的步长在样品表面进行逐点扫描。
(3)羽流形成:在每个激光照射点,产生包含中性分子的气化羽流。
(4)同步光电离:在羽团扩散的瞬间,VUV灯发出的光子对其进行照射,将中性分子电离。
(5)质谱检测:生成的离子被质谱仪(飞行时间质谱仪,TOF MS)捕获、根据质荷比(m/z)进行分离并检测。
(6)成像重构:计算机会记录下每个像素点(X, Y坐标)的质谱信息。通过提取特定m/z的离子强度,即可绘制出该分子在样品表面的二维分布图像。
5.参数指标
分辨率: 最低达1 μm
解析源:349nm激光
电离源:后光电离
适配主流质谱仪
6.MSI LDPI-A应用领域
这项技术特别适用于需要高空间分辨率和无基质干扰的成像场景:病理学诊断
生物医学研究:
肿瘤学:可视化肿瘤组织中药物分子、脂类、代谢物的分布,用于药代动力学研究和生物标志物发现。
神经科学:研究大脑中神经递质、脂类、 Aβ蛋白斑块的空间分布。
环境科学:分析植物叶片或微生物膜表面污染物(如多环芳烃)的吸附和分布。
材料科学:表征聚合物薄膜、涂层中的添加剂分布或降解产物。
MSI LDPI-A激光解析电离+二次光电离质谱成像仪是一种通过两步电离策略,集高空间分辨率、高灵敏度、无基质干扰等优点于一身的高端质谱成像技术,是前沿科学研究中非常有力的分析工具。
病理学诊断
药物代谢动力学
毒理学
法医学
考古学
茶叶成像(咖啡因主要在茶叶中脉合成和茶氨酸在茶叶根部合成并转运至叶片的生物合成位点及转运路径提供了强有力的证据)
质谱成像在他汀类药物降脂的研究
质谱成像在老年痴呆症的研究