質(zhì)譜成像技術(shù)(massspectrometry imaging, MSI)是基于質(zhì)譜發(fā)展起來(lái)的一種分子影像技術(shù)，通過(guò)直接掃描生物樣本，可以同時(shí)獲得多種分子的空間分布特征，具有免熒光標(biāo)記、不需要復(fù)雜樣品前處理等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、微生物學(xué)等研究領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之一。

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室潘洋教授、劉成園副教授課題組與生命科學(xué)學(xué)院田長(zhǎng)麟教授合作，發(fā)展了常壓透射式激光解吸/后光電離（t-AP-LDI/PI）的質(zhì)譜成像新方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織中多種內(nèi)源性化合物的原位可視化分析。研究成果以“Development of Transmission Ambient Pressure Laser Desorption Ionization/Postphotoionization Mass Spectrometry Imaging ”為題，于2024年3月25日以封面文章形式發(fā)表在分析化學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Analytical Chemistry》（DOI:10.1021/acs.analchem.3c05605），該研究成果在課題組前期基于解吸電噴霧電離/后光電離基礎(chǔ)上（Analytical Chemistry, 2022, 94, 15108；Analytical Chemistry, 2019, 91, 6616），進(jìn)一步提升了成像空間分辨率和靈敏度。

圖1.封面圖和t-AP-LDI/PI-MSI裝置工作原理圖

常壓質(zhì)譜成像技術(shù)(Ambient MSI, AMSI)因可在大氣壓環(huán)境下直接對(duì)組織中化合物進(jìn)行解吸和電離而受到關(guān)注。在傳統(tǒng)質(zhì)譜成像技術(shù)中，待測(cè)物一般通過(guò)帶電液滴和激光從組織表面解吸、電離，繼而到達(dá)質(zhì)譜儀被探測(cè)。基于液滴解吸電離的AMSI技術(shù)的空間分辨率較低（最高可達(dá)25 μm），且難以避免相鄰像素點(diǎn)的干擾。與帶電液滴相比，激光在A(yíng)MSI實(shí)驗(yàn)中可同時(shí)用于解吸和電離，同時(shí)由于其優(yōu)異的聚焦性能，目前已開(kāi)發(fā)了多種基于激光的具有高空間分辨率的MSI方法。然而，這些技術(shù)存在一些共同的局限性：(Ⅰ) 離子化效率低于1/1000，即絕大部分待測(cè)物解吸后仍然是中性分子；(Ⅱ) 生物組織表面高鹽的基質(zhì)環(huán)境對(duì)待測(cè)物產(chǎn)生離子抑制。此外，在基于激光的高分辨率MSI實(shí)驗(yàn)中，還存在靈敏度和空間分辨率之間的權(quán)衡�？紤]到此類(lèi)實(shí)驗(yàn)中每像素點(diǎn)內(nèi)可供解吸的化合物含量極低，因此激光燒蝕物質(zhì)的有效電離對(duì)于實(shí)現(xiàn)高分辨率MSI至關(guān)重要。