Sistema de imágenes de espectrometría de masas de ionización analítica láser + fotoionización secundaria

MSI LDPI-ASistema de imágenes de espectrometría de masas de ionización analítica láser + fotoionización secundariaEs una tecnología compuesta que combina dos tecnologías de ionización para superar las limitaciones de una sola tecnología y, por lo tanto, lograr un mejor rendimiento de imagen de espectrometría de masas.

1. introducción a la imagen de espectrometría de masas

La espectrometría de masas es una técnica de análisis que * te dice no solo qué moléculas hay en la muestra (análisis cualitativo), sino también qué moléculas están en la superficie de la muestra.Distribución espacialDonde está. Es como tomar una "foto molecular" de una muestra, cada píxel de la foto contiene un mapa completo de la espectrometría de masas.

En comparación con la tecnología tradicional de imágenes biológicas ópticas, la tecnología de imágenes de espectrometría de masas pertenece a la imagen de información molecular y es una nueva tecnología de análisis para estudiar imágenes moleculares en tejidos biológicos y animales vivos. En comparación con las técnicas tradicionales de imagen molecular fluorescente e imagen molecular inmunomarcada, la espectrometría de masas puede lograr imágenes moleculares sin etiquetado y sin preprocesamiento complejo, y puede analizar simultáneamente las características de distribución espacial de cientos de biomoléculas en la misma sección de tejido, y también puede compararse con los resultados del análisis histopatológico para la investigación biomédica.

aplicación: la tecnología de imágenes por espectrometría de masas se ha utilizado ampliamente en proteoma, lipómica y farmacometabolómica, pero también ha demostrado un gran potencial de aplicación en patología, medicina clínica y diagnóstico de enfermedades.

2. Espectrometría de masas de fotoionización secundaria de análisis láser MSI ldpi - aSon dos tecnologías compuestas de alta resolución ionizadas

En el contexto, las principales técnicas de imagen de espectrometría de masas incluyen la espectrometría de masas de desorción e ionización láser asistida por matriz (maldi), la espectrometría de masas de ionización por electrospray analítica (desi) y la espectrometría de masas de ionización de iones secundarios (sims), que analizan e ionizan los objetos a medir desde la superficie del tejido a través de láseres, pequeñas gotas cargadas y haces de iones, que son métodos de análisis de ionización analítica directa.

En el caso de maldi, las deficiencias: debido al complejo entorno matricial de los propios tejidos biológicos, incluso en el caso de la asistencia matricial, la eficiencia de ionización analítica láser de los componentes químicos endógenos en los tejidos biológicos sigue siendo inferior a 1 / 1000. Además, los compuestos de alta abundancia y alta eficiencia de ionización inhiben la ionización de otros tipos de compuestos. Por ejemplo, en modo de iones positivos, los compuestos lipídicos en la espectrometría de masas maldi del tejido biológico son principalmente compuestos de Fosfolípidos (pc), mientras que los compuestos de glicatos igualmente ricos rara vez se miden.

En este contexto,MSI LDPI-ASistema de imágenes de espectrometría de masas de ionización analítica láser + fotoionización secundariaLograr la ionización secundaria de reacciones moleculares iónicas inducidas por la luz en condiciones normales, basadas en la combinación de tecnología de ionización analítica láser, y realizar imágenes de alta resolución y alta sensibilidad de diferentes tipos de compuestos en tejidos biológicos.

3.MSI LDPI-AVentajas y características

MSI ldpi - A tiene ventajas únicas sobre los Comunes MALDI - MSI y Desi - msi:

No se necesita sustrato: se evita la interferencia de fondo producida por moléculas de matriz en maldi, y las imágenes en áreas de bajo peso molecular ('500 da) son particularmente claras.

Alta sensibilidad: el paso Pi convierte una gran cantidad de moléculas neutras en iones, con una sensibilidad varios órdenes de magnitud superior a la LDI tradicional.

Alta resolución espacial: dependiendo del tamaño del punto láser, puede alcanzar el nivel de micras y es mejor que Desi (generalmente superior a 50 micras).

Rica información química: el método de ionización suave produce picos de iones moleculares ricos y pocos fragmentos, lo que facilita la identificación molecular.

Amplio espectro: Tiene una buena capacidad de detección para todo tipo de moléculas no polares y polares.

Introducción de productos MSI ldpi - a

Paso 1: ionización analítica láser

Ionización analítica láserEs el primer paso para iniciar este proceso.

función: irradiar la superficie de la muestra con un láser pulsado (generalmente láser ultravioleta, como una longitud de onda de 266 nm o 355 nm de un láser nd: yag).

proceso:

La energía láser es absorbida por la muestra, lo que hace que el material de la superficie de la muestra (el objeto a analizar y su matriz circundante) sea instantáneo.Gasificación / desorción, fuera de la superficie sólida. Este proceso produce unMoléculas neutras, compuesto por iones fragmentados, electrones y ClustersPenacho.

característica:

Alta resolución espacial: el punto láser se puede enfocar al nivel de micras, lo que determina el grado de finura de la imagen.

Ionización "suave"(relativo): el propio LDI produce principalmente moléculas neutras con menos fragmentos, lo que favorece la conservación de información Molecular completa. Sin embargo, la eficiencia de la ionización suele ser baja e inestable.

El cuello de botella de la imagen tradicional LDI - MS: la mayoría de las partículas producidas sonElectroneutralNo se puede detectar por el espectrómetro de masas (el espectrómetro de masas solo puede detectar iones cargados). Por lo tanto, la sensibilidad del LDI tradicional es limitada y depende en gran medida de la matriz de muestra para ayudar a la ionización (similar a la matriz en maldi).

Paso 2: fotosalida secundaria

Para resolver el problema de que las moléculas neutras no se pueden detectar,Fotoionización secundariaSe introdujo como fuente de ionización del paso 2.

función: en las plumas de gasificación producidas por el ldi, se utiliza otra fuente de luz (lámpara ultravioleta al vacío, como 10,6 ev) para estosMoléculas neutrasIrradiar.

La energía de los fotones vuv es superior a la energía de ionización de muchas moléculas orgánicas. Los fotones son absorbidos por moléculas neutras para que ocurranIonización de un solo Fotón, haciendo electrónica, generando asíIones madre.

característica:

Ionización de alta eficiencia: la conversión de una gran cantidad de moléculas neutras en iones detectables mejora en gran medida la sensibilidad de detección.

Ionización "suave": Pi suele producir iones moleculares ([m]¿⁺ qué?) los fragmentos son escasos y son muy propicios para el análisis de mezclas complejas y la confirmación de la estructura molecular.

Fuerte Universalidad: buena respuesta a la mayoría de los compuestos orgánicos (como hidrocarburos aromáticos policíclicos, lípidos, medicamentos, metabolitos, etc.), reduciendo la Dependencia de la matriz.

4. integración del sistema MSI ldpi - A y flujo de trabajo

El flujo de trabajo de todo el sistema es el siguiente:

(1) preparación de muestras: pavimentar las rebanadas de tejido delgado o los materiales a medir sobre las diapositivas.Por lo general, no es necesario agregar una matriz química.Esta es una gran ventaja sobre maldi.

(2) análisis láser: el láser pulsado se escanea punto a punto en la superficie de la muestra de acuerdo con el paso preestablecido.

(3)羽流形成: en cada punto de irradiación láser, se producen plumas de gasificación que contienen moléculas neutras.

(4) fotoionización simultánea: en el momento en que las plumas se propagan, los fotones emitidos por las lámparas vuv las irradian, ionizando las moléculas neutras.

(5) detección de espectrometría de masas: espectrómetro de masas de iones generadosEspectrómetro de masas de tiempo de vuelo， TOF ms) captura, separa y detecta de acuerdo con la relación calidad - carga (m / z).

(6) reconstrucción de imágenes: la computadora registrará la información de espectrometría de masas de cada píxel (coordenadas x, y). Al extraer la intensidad iónica de un M / Z específico, se puede dibujar una imagen de distribución bidimensional de la molécula en la superficie de la muestra.

5. indicadores de parámetros

Resolución:≥ 1de 1 μm

Fuente analítica: láser de 349 nm

Fuente de ionización: fotoionización posterior

Espectrómetro de masas convencional adaptado

6. Área de aplicación MSI ldpi - a

Esta técnica es especialmente adecuada para escenarios de imágenes que requieren alta resolución espacial y sin interferencias estromales: diagnóstico patológico

Investigación biomédica:

Oncología: visualización de la distribución de moléculas farmacéuticas, lípidos y metabolitos en el tejido tumoral para la investigación Farmacodinámica y el descubrimiento de biomarcadores.

Neurociencia: estudiar la distribución espacial de neurotransmisores, lípidos y placas de proteína beta a en el cerebro.

Ciencias ambientales: análisis de la adsorción y distribución de contaminantes de la superficie de hojas vegetales o membranas microbianas (como hidrocarburos aromáticos policíclicos).

Ciencia de los materiales: caracterizar la distribución de aditivos o productos de degradación en películas de polímeros, recubrimientos.

El espectrómetro de masas de espectrometría de masas de análisis láser MSI ldpi - A + fotoionización secundaria es una tecnología de imágenes de espectrometría de masas que combina las ventajas de alta resolución espacial, alta sensibilidad y sin interferencia de matriz a través de una estrategia de ionización en dos pasos, y es una herramienta de análisis muy poderosa en la investigación científica de vanguardia.

Diagnóstico patológico

Farmacometabólica

Toxicología

Medicina forense

Arqueología

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