离子成像分析

质谱分析是通过对待测样品进行电子束、激光等方法照射，使待测样品的原子、分子发生离子化，通过测定质荷比，对待测样品中包含原子、分子的种类、数量、分子结构等进行精密分析的方法。 回顾质谱分析技术的发展历史，不难看到，新的离子化法不断创造着质谱发展的新趋势，让横跨100多年的质谱技术研究，一直充满着活力。具有跨时代意义的离子化方法的诞生，也与质谱分析飞跃性的进步，甚至是业界的繁荣息息相关。 例如基质辅助激光解吸电离法（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，即MALDI）自上世界80年代末问世以来，将质谱应用提升了一个新台阶，成为目前生物质谱领域研究必不可少的工具，也是当下的一个热门关注点。质谱分析结构示意MALDI法是将能吸收激光能量的低分子有机化合物（下称Matrix）与待测样品混合，通过激光照射，对待测样品进行离子化的方法。在质量分析的同时，可实现对待测样品的成分、分布状态进行图像化的质谱成像。 不过想利用MALDI法进行质谱成像，在与Matrix（有机化合物）的调和、涂布、干燥的前处理的阶段，大概要耗时30分钟，且需要将Matrix在待测样品上均匀涂布。前处理显得十分费时费力。 滨松在5月推出了新研的离子化辅助基板DIUTHAME（Desorption Ionization Using Through Hole Alumina Membrane，是的它的名字hin长̷叫它“丢森”好了~）。这个小东西是利用200nm左右多孔氧化铝（贯穿的、细小的孔呈规则状打开的氧化铝）开发的，面向质谱成像分析的离子化辅助基板。其最大的特点，就是能够大幅缩减质谱成像分析时，待测样品进行离子化所需的前处理时间（仅需3分钟左右），且操作简单。 将待测样品加载到DIUTHAME上，利用毛细血管现象（在细管内侧，液体从管子中上升的现象），使待测样品的分子上升到表面，通过激光照射使其离子化而不破坏分子结构，实现在不使用Matrix的情况下，进行质谱成像分析。MALDI法使用DIUTHAME进行离子化 DIUTHAME是由滨松与日本光产业创成大学院大学的内藤康秀副教授共同研制的。一经面世，就收到了较大关注，并常常被用于和MALDI以及SALDI法的比较。那到底是出于什么样的原因开发了这个产品？除了大大缩短前处理时间外， 相对于MALDI法DIUTHAME在质谱成像分析中还有哪些优势？为何说DIUTHAME是质谱成像分析离子化的新方法？内藤副教授从开发者的角度，为我们进行了解读。 内藤康秀副教授问：DIUTHAME在质谱成像分析中还有哪些优势？解决了MALDI法中的什么问题？ 在开发DIUTHAME前，我一直致力于质谱成像分析分辨率的提高。虽然希望通过提高设备分辨率来实现高分辨率的目标，但这个方法也是有极限的。 为什么这么说呢？因为在质谱成像分析中，以往普遍采用的离子化方法为“基质辅助激光解吸电离法（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，即MALDI）”。而无论怎么提高设备的空间分辨率，分辨率都无法超过Matrix结晶的尺寸。若要实现质谱成像分析的高分辨率，必须要摆脱对使用Matirx的离子化方法的依赖。而DIUTHAME的诞生，就打破了这一点的限制。 DIUTHAME的开发一开始就是以质谱成像分析为目标应用，它并不需要与Matrix的调和、涂布、干燥的前处理。在提高操作便利性（3分钟左右可完成前处理）的同时，其高质量的数据，有望取得良好的重现性。 另外，使用MALDI法进行离子化时，也会出现因待测样品成分的性质原因，而难以与Matrix共同结晶的情况；以及待测样品中包含盐、添加剂等杂质的浓度过高时，阻碍Matrix结晶的情况。在这样的情况中，使用DIUTHAME则不会有这样的困扰，能够获得很好的效果。 DIUTHAME还可对工业材料、兴奋剂禁药等MALDI法无法测定的小分子进行高精度的测量。 问：明明和SALDI的原理类似， 为何说DIUTHAME是一种新的方法？ 目前有一种叫表面辅助激光解吸电离（SALDI）的离子化方法，它与DIUTHAME作用原理相同，市场上也有多类SALDI基板的商品。但是，目前市场上的SALDI基板并没有通孔的结构，在质谱成像分析中并不适用。在此意义上，使用DIUTHAME可以说是不同于SALDI的新型离子化办法。 将在DIUTHAME的哪些性能上进行继续开发？ 多数的生物分子是通过质子化来生成离子的，针对这些待测样品，DIUTHAME的灵敏度并不如MALDI法。这是因为，MALDI中的Matrix可以给样品分子提供质子，而DIUTHAME却没有该项作用。 想拥有更广泛的应用，这个小家伙就必须具备更高的灵敏度。因此，我们也会对它的性能进行持续的开发。此外，DIUTHAME的工作原理之谜仍未完全解开，而在继续研究摸索的同时，我们也希望能够不断地提高它的灵敏度。滨松致力于光电技术探索60余年，在质谱探测器的研究也已有40余年的历史，可为质谱应提供MCP、EM、离子化光源等产品。除了DIUTHAME，2018年滨松还推出了一系列应用于质谱的新品，并在2018年ASMS中有所展示（包括在研品），如可解决小质谱低真空问题的三级结构的GEN3 MCP、适用于TOF-MS的MCP+AD、适用于Q-MS\IT-MS的管道型EM等等。滨松希望通过探测技术的原始创新，从最底层技术出发，稳定而坚实地推动最终质谱应用的发展。

从事生物研究的科研工作者们，你们在实验中是否遇到过类似的疑惑？用于分析研究的工具还是一台陈旧的已然跟不上时代发展的“老人机”。实验中，检测筛选、出结果时间长不说，还提高了试剂成本；只能检测小范围的样品溶液不说，每年维护还需要不少费用；手动不环保不说，还不稳定......horiba 科学仪器事业部近来推出新品：xelplex全自动表面等离子体共振成像仪（生物大分子相互作用仪）是一款免标记、多通道生物分析和研究的理想工具。它与传统的spri表面等离子体共振成像仪相比，该系统自动化程度高，设计精巧，可实时监测数百个相互作用并获得动力学参数；适用于实时物理化学相互作用研究和动力学研究；高度自动化的表面等离子体共振成像系统，适用于多种应用要求。另外，高精度温度控制系统和自动脱气装置确保低背景噪音和低信号漂移，可便捷地获取在不同温度下的分子相互作用及反应的亲和力和动力学数据。 如此多的优点，作为生物学科研者，你们还用为实验效率不高，实验结果受外界影响严重，而担忧吗？不仅如此，下面还有更多优异的功能，可以直接秒杀实验过程中遇到的种种难题~1阵列式检测，同一芯片可同时获得多达400种相互作用创新的阵列式芯片设计，同一芯片可同时分析超过400组相互作用，与传统的通道-技术相比，所需时间缩短百倍，并节约试剂和人力成本，特别适用于快速筛选。2无标记，实时生物分子相互作用分析与成像基于spr技术、新型的生物传感技术，实时跟踪分子间结合和解离的过程，每秒可采集芯片表面5幅图像，提供完整动力学信息。成像技术，提供时空分布信息，直观判断相互作用是否发生；辅助解释动力学数据。3适应复杂样品优流体系统设计，全芯片表面检测，可直接注入复杂样品，不易堵塞，并耐受有机溶剂，拓展传统spr应用范围，适用蛋白质、dna、多糖、细胞、血清和培养基等多种粘稠样品以及纳米材料溶液。每年节约数万维护费用。 4智能全自动，48h无人看守实验全新超级软件，可以同时监测几百对相互作用，定量及统计分析，便于筛选和排序。5原位质谱联用，无需洗脱和浓缩独特芯片设计-质谱直接联用，无需洗脱和浓缩，同一芯片即可实现spr分析和质谱检测。进而实现动力学分析和物质鉴别。 6引导式软件设计，易于统计分析多功能软件包，全程引导式操作，批量处理数据及快速分类，方便调用实验模板及数据处理模板。7自动化样品回收与循环，环保节能自动化样品回收技术，节约珍贵样品，回收样品可用于交叉验证等实验。独特的样品循环技术，可检测低样品浓度，并维持动态平衡。 以下是xelplex全自动表面等离子体共振成像仪的主要技术参数，可以帮助大家更详尽的了解这款产品。技术参数 检测技术：耦合棱镜的表面等离子体共振成像 通道数：可以同时监测400组相互作用过程 样品体积：120μl-820μl 流速控制范围：1-3000μl/min 流通池温控范围：10-50°c 检测下限：3pg/mm2另外，附上与xelplex相匹配的核心附件，让xelplex展现出优的性能，发挥出大作用。可选附件 spri-cfm连续流动微量点样仪 spri-array快速台式点样仪 spri-biochips™ 生物芯片（cs/co/cse/coe/ctg/ch功能化）

成果名称敞开式等离子体辅助激光解吸质谱成像系统的构建和应用单位名称北京大学联系人马靖联系邮箱mj@labpku.com成果成熟度&radic 研发阶段 □原理样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产成果简介：质谱成像已经成为了质谱领域的研究热点，特别是在生命科学研究领域应用广泛，成为了病理学、生物化学以及制药分析等领域的强有力工具，具有非常广泛的发展前景。鉴于我国在质谱成像领域的研究基础较为薄弱，本项目拟从研究平台的搭建入手，开展等离子体辅助激光解析质谱成像研究。主要研究内容包括：1）利用DART、多波长激光以及三维移动平台搭建质谱成像研究平台，提高分辨率，为实际研究奠定基础。2）开发适用于成像平台的数据处理软件，并逐步改进和优化。3）探讨新型基质在质谱成像系统中的作用，以提高质谱成像检测结果。4）利用搭建的质谱成像研究平台，进行生命科学研究领域中相关样品组织的小分子目标物成像研究。目前，项目按照计划顺利进行。完成质谱成像平台的搭建和测试工作。将DART、多波长激光以及三维移动平台组合在一起形成了质谱成像技术平台，采用三维移动样品台自动控制样品分析位点, 质谱成像软件将样品位置和质谱数据整合在一起，可以绘出二维图像。并且改进激光仪器，提高激光的分辨率以提高质谱成像的分辨率。应用前景：质谱成像已经成为了质谱领域的研究热点，特别是在生命科学研究领域应用广泛，成为了病理学、生物化学以及制药分析等领域的强有力工具，具有非常广泛的发展前景。