复杂基体样品直接串联质谱成像初探

Imaging mass spectrometry is one ofthe international frontier hotspots in the field of modern analytical chemistry research,and its development has apparent impetus on the fundamental and application researches in the life science and related fields. Ion source, which can be used for mass spectroemtry imging without any sample pretreatment, is the key component for influencing the analysis speed, sensitivity, spatial resolution, and applicability of mass spectrometry imaging.The key component specially used for DAPCI mass spectrometry imaging has developed with the advantages of no sample preparation,high sensitivity(Limit of detection: pg), high resolution(150μm),and noninterference(tandem mass sepectrometry),etc,based on the surface desorption atmospheric pressure ionization(DAPCI).The main content of this study include 4 aspects as below: key component development; the factors influencing the spatial resolution and the measurements for enhancing the spatial resolution; the rules of imaging tandem mass spectrometry under ambient conditions and data analysis;Investigation on the imaging tandem mass spectrometry of tissue samples under ambient conditions and its application to the clinical medcine. The project implementation is expected to overcome the limits of the imaging ambient mass spectrometry for analysis of analytes in the complex matrices, which will be helpful for development of imaging tandem mass sepctrometry under ambient conditions and for furthering the development of life science and related fileds.

质谱成像技术是现代分析化学研究的国际前沿和热点之一，其发展对生命科学.相关领域的基础及应用研究有显著的推动作用。在无需样品预处理条件下能够直接质谱成像.的离子化装置是影响质谱成像分析速度、灵敏度、空间分辨率及实用性的关键部件。本项目.拟以表面解吸常压化学电离（DAPCI）为基础，研制具有直接分析（无需样品预处理）、高灵.敏度（检测限达皮克）、高分辨率（150 微米）、无干扰（多级串联质谱）等优点的DAPCI 成.像专用关键部件。主要研究内容包括:成像关键部件的研制；影响空间分辨率的因素及提高空间分辨率的措施；串联质谱成像规律及数据处理；生物组织直接串联质谱成像及其临床应用初探。本项研究的实施有望突破复杂基体样品直接质谱成像的技术瓶颈，开发快速串联质谱成像的技术与方法，对推动生命分析化学及相关领域的发展具有积极意义。

质谱成像技术因其具有免标记、高灵敏度、特异性强、多目标检测等特性，结合直接离子源技术能够在大气压环境下直接从复杂生物组织表面同时获取多组分子标记物的能力，使得MSI技术有望成为恶性肿瘤分析和边界鉴定的一个重要工具。本文利用液体辅助表面解吸常压化学电离质谱成像技术（LA-DAPCI-MSI），建立了一种恶性肿瘤组织直接质谱成像新技术和方法；利用草酸溶液，在负离子模式下，建立了DAPCI-MS成像空间分辨率的检测方法，获得质谱成像的空间分辨率：d=140 μm；结合主成分分析（PCA）和最小二乘线性判别（PLS-LDA）模式判别方法，直接对肺癌、食管癌组织表面中磷脂类代谢产物进行了鉴定分析，并对潜在生物标记物的空间分布特征和变化规律进行了深入研究，有望为深入探究恶性肿瘤的发生、发长规律及寻找潜在的生物标记物奠定基础。