質譜成像技術(massspectrometry imaging, MSI)是基于質譜發(fā)展起來的一種分子影像技術，通過直接掃描生物樣本，可以同時獲得多種分子的空間分布特征，具有免熒光標記、不需要復雜樣品前處理等優(yōu)點，已經(jīng)成為基礎醫(yī)學、藥學、微生物學等研究領域關鍵技術之一。

近日，中國科學技術大學國家同步輻射實驗室潘洋教授、劉成園副教授課題組與生命科學學院田長麟教授合作，發(fā)展了常壓透射式激光解吸/后光電離（t-AP-LDI/PI）的質譜成像新方法，以實現(xiàn)對生物組織中多種內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)表在分析化學領域知名期刊《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/后光電離基礎上（Analytical Chemistry, 2022, 94, 15108；Analytical Chemistry, 2019, 91, 6616），進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

常壓質譜成像技術(Ambient MSI, AMSI)因可在大氣壓環(huán)境下直接對組織中化合物進行解吸和電離而受到關注。在傳統(tǒng)質譜成像技術中，待測物一般通過帶電液滴和激光從組織表面解吸、電離，繼而到達質譜儀被探測�；�于液滴解吸電離的AMSI技術的空間分辨率較低（最高可達25 μm），且難以避免相鄰像素點的干擾。與帶電液滴相比，激光在AMSI實驗中可同時用于解吸和電離，同時由于其優(yōu)異的聚焦性能，目前已開發(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，即絕大部分待測物解吸后仍然是中性分子；(Ⅱ) 生物組織表面高鹽的基質環(huán)境對待測物產(chǎn)生離子抑制。此外，在基于激光的高分辨率MSI實驗中，還存在靈敏度和空間分辨率之間的權衡。考慮到此類實驗中每像素點內可供解吸的化合物含量極低，因此激光燒蝕物質的有效電離對于實現(xiàn)高分辨率MSI至關重要。