在生物医学研究中，分子质谱成像技术，特别是基于基质辅助激光解吸电离（MALDI）的成像方法，正变得越来越重要。尽管其分辨率与传统光学显微镜相比存在明显差距，但通过对光学系统的精细设计，已经成功将MALDI成像的分辨率提高至1.2微米，并在0.6微米间隔进行了过采样测试。这一成就虽然标志着技术的显著进步，但在实现高分辨率下的高质量基质沉积和保持系统稳定性方面，仍面临着艰巨挑战。目前，商业上可获得的MALDI MS成像系统的最高分辨率为5微米。如果未经修改的商业系统能够实现有效的亚细胞级别的分辨率，那么不仅能够显著提升其应用价值，还能保持系统的高稳定性和实用性。 通过样品制备方法与技术策略的提升，可以在同等空间采集分辨率下获得更高信噪比，更高对比度的成像信号，进而可以提升或者将仪器有效分辨率的极限得以充分发挥。我们开发了相应的优化方法和数据分析策略，极大提升了5微米分辨率下单细胞成像的灵敏度和覆盖度。通过降维与数据挖掘分析，呈现了亚细胞分辨的与细胞周期和环境胁迫相关联的脂质表达空间区位变化。更进一步，我们开发了一种十倍（10x）扩展的MS成像技术，使得未经修改的商用质谱仪的成像分辨率得以十倍提升至亚微米级别，实现了500纳米的成像分辨率，显著超越了现有仪器5微米的限制。这种增强的分辨率使得组织结构的可视化与光学显微镜观察到的非常相似，使结构与功能之间的关联分析能够更加精确。特别是，该技术路线不仅能够识别到小鼠脑组织中的单个神经元，还成功地展现了浦肯野细胞的树突网络，其宽度小于1微米。此外，该技术还能够对单细胞成像呈现更多亚细胞结构的细节，为在亚细胞水平上探索脂质的生物学功能开辟了新的研究途径。 综上，我们的研究实现了前所未有的亚细胞脂质质谱成像细节成像，极大地增强了我们研究复杂生物系统以及利用质谱成像开展细胞生物学层面研究的手段。查看更多