- 课题组简介
再帕尔·阿不力孜,维吾尔族,研究员,博士生导师。
现任中国医学科学院/北京协和医学院研究生院常务副院长,药物研究院副院长,院校及药物研究所学术委员会委员,国家药物及代谢产物分析研究中心主任,天然药物活性物质与功能国家重点实验室副主任等。主要从事药物分析及分析化学领域的科研,重点开展质谱分析新方法、新技术及其应用研究。
再帕尔课题组与清华大学合作通过研究气流在离子运输和电离过程中的作用,设计开发了具有自主知识产权的空气动力辅助离子源(AFAI),并在此基础上成功建立了一种整体动物体内药物分析的质谱成像(AFAI-MSI)新方法。
- 空气动力辅助离子源(AFAI)设计原理
► 设计思路:
(1)利用空气流实现离子或带电液滴在大气压中的远距离传输。
(2)电喷雾产生的初级带电液滴直接轰击样品表面,样品被解吸附并形成二次带电液滴。
(3)二次带电液滴随流动空气被大量吸入不锈钢传输管(内径 3mm,外径 4mm,长度 500 mm),实现离子化及高效采集。
(4)不锈钢传输管后端与质谱仪采集锥被密封并固定在套管接口(内径 16mm,长度 60mm)中,
并由抽气设备反向抽取空气,带走小质量的空气、溶剂等粒子,并使较大质量的离子或带电液滴在质谱仪采集锥入口处富集;空气抽取速率由流量计(0-45 L/min)控制。
► 技术优势:
AFAI可兼容当前市场中的具有大气压接口的质谱仪,能够提高敞开式质谱仪的灵敏度,扩展待测样品的空间和灵活性,增加对大体积物品和远距离目标物的分析能力。
【He JM, Tang F, Luo ZG, Chen Y, Xu J, Zhang RP, Wang XH, Zeper Abliz. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2011,25,843-850】
- 整体动物体内分子质谱成像新方法与应用
基于空气动力辅助离子源(AFAI)的整体动物体内分子质谱成像新方法与应用
【Luo ZG, He JM, Chen Y, He JJ, Gong Y, Tang F, Wang XH, Zhang RP, Huang L, Zhang LF, Lv HN, Ma SG, Fu ZD, Chen XG, Yu SS, Zeper Abliz. Anal.Chem. 2013,85,2977-2982】
充分利用AFAI的远距离敞开式质谱分析的技术特点与优势,同时构建质谱成像技术平台硬件和软件,将整体动物切片固定于载物台上,通过控制软件实现质谱成像样品自动扫描与质谱数据采集的同步,采用多反应监测(MRM)高灵敏、高选择地检测药物(m/z 364.2→70.0)及其主要代谢产物M1(m/z 350.2→70.0)获得质谱数据,通过质谱成像数据处理软件,重建药物与代谢产物的像图,最终获得药物在整体动物体内的处置及分布情况。
右图反映的是整体动物体内药物分析的AFAI-MSI质谱成像新方法的研究策略。
► 利用AFAI-MSI方法观察抗肿瘤候选新药S-(+)-去氧娃儿藤宁碱(CAT)在大鼠体内的分布
实验条件:对大鼠静脉注射CAT(10 mg/kg)20分钟后进行安乐死。
(a, c)图分别为大鼠不同层面纵向切片(厚 40 μm)的光学成像图,图中分别列出了不同器官的部位;
(b, d)图为利用AFAI-MSI观察a, c图中CAT的分布(多反应监测扫描模式,m/z 364.2→70.0),空间分辨率为300 μm × 500 μm。
► 利用AFAI-MSI方法观察大鼠和神经胶质瘤模型小鼠中CAT及其代谢物M1的分布
实验条件:分别对大鼠静脉注射CAT(10 mg/kg)和小鼠静脉注射CAT(5 mg/kg)2小时后进行安乐死。
(a,b,e,f)图分别为大鼠和小鼠纵向切片(厚 40 μm)的光学像图,图中分别列出了不同器官的部位;
(c, g)图为利用AFAI-MSI观察b、f图中CAT的分布(多反应监测扫描模式,m/z 364.2→70.0),空间分辨率为300 μm × 500 μm。
(d,h)图为利用AFAI-MSI观察b、f图中代谢物M1的分布(多反应监测扫描模式,m/z 350.2→70.0),空间分辨率为300 μm × 500 μm。
► 上述研究证明,AFAI-MSI方法可高效获取抗癌候选新药(CAT)及其代谢物的分布特征及动态变化信息,为研究药物的靶向作用,预测候选新药的可能肿瘤谱、药效与毒性等提供了一种新颖直观的方法与手段。
同时,与现有的整体放射自显影(WBA)、荧光标记成像或MALDI-MSI质谱成像等技术相比较,AFAI-MSI方法无需在高真空系统中操作、使用方便,尤其可方便进行大鼠等整体动物的体内药物成像分析,获得的信息更全面、更丰富;无需同位素或荧光等化学标记和复杂的样品前处理,可同时对不同分子进行成像分析,可直观且相对定量地反映动物组织中分子的分布特征;无需使用基质,可避免分子的扩散或移位,更适合药物等小分子化合物的高质量、高灵敏的质谱分子成像分析。
- 上述应用所涉及的质谱仪器
仪器:QTRAP 5500 mass spectrometer 厂家:AB SCIEX