搜索熱: 
掃一掃 加微信
首頁 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
首頁 > 新聞資訊 > 行業動態 > 消息正文
微納陣列抗反射材料用于激光解吸附離子化質譜成像
發布:Iron_MAN10   時間:2020/2/27 16:51:52   閱讀:115 
分享到新浪微博 分享到騰訊微博 分享到人人網 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

近日,清華大學研究團隊在激光解吸附離子化質譜成像技術方面取得重要進展,相關研究成果發表于Research 和ACS Applied Materials & Interfaces 雜志。

質譜成像是一種結合質譜分析的分子成像技術,可以同時獲得分子的空間分布信息和化學結構信息,在生物標記物的靶向分析以及疾病標記物的發現中有著重要的意義?;|輔助激光解吸附離子化(matrix assisted laser desorption ionization, MALDI)技術使用紫外激光掃描樣品表面獲得質譜信息,是目前應用最廣泛的質譜成像技術,尤其適合生物大分子的分析。

但傳統MALDI質譜成像需要在組織切片表面均勻噴涂小分子基質,不僅流程繁瑣耗時,還可能改變分析物在組織中的分布。此外,基質使用及噴涂不均勻會造成低質量端背景干擾、成像重現性差、空間分辨率低等一系列問題。

為解決上述問題,清華大學精密儀器系歐陽證教授和馬瀟瀟教授團隊近年來致力于發展無基質激光解吸附離子化(LDI)質譜成像技術。通過與清華大學材料學院鐘敏霖教授合作,利用基底材料快速吸收激光能量并轉換成熱,可在不使用小分子基質的條件下完成樣品的激光解吸附和離子化,提高分析速度,避免背景干擾。然而,已有LDI基底材料存在制備工藝復雜、生產成本高、易被污染、離子化效率低等問題。尋找一種高效耐用的基底材料是實現激光解吸附離子化質譜成像實用化的關鍵。

2018年,該團隊在Research上(中國科協與Science雜志社合辦,即時影響因子:9.7)發表了基于抗反射材料(antireflection, AR)的激光解吸附離子化質譜檢測方法(Research, 2018, DOI: 10.1155/2018/5439729)。采用銅微納復合錐體陣列抗反射材料(對紫外輻射平均吸收率高達97%)為基底,實現了無需基質的激光解吸附離子化,以及對糖類、氨基酸、藥物分子等生物小分子的高靈敏度檢測和對洋蔥提取液和酵母細胞中代謝物的快速直接質譜檢測(圖1)。
 

圖1. (a) 使用抗反射材料做LDI基底檢測酵母細胞樣本的原理示意圖,箭頭表示光捕獲原理;(b)銅基底抗反射材料(黑色區域為抗反射區域); (c)銅基底抗反射材料的掃描電鏡圖; (d)酵母細胞的LDI質譜圖。

然而,銅材料的高導熱性會造成局部熱量的擴散,并降低質譜檢測靈敏度。為減少熱量擴散,該團隊采用熱導率更低的不銹鋼,并在表面修飾聚多巴胺(polydopamine,PDA)制備不銹鋼抗反射復合材料,進一步提高了質譜分析的靈敏度和生物分析的兼容性。PDA具有合成方便、穩定、可修飾到多種表面、良好的生物相容性等優點。同時,PDA在300 nm附近的強光吸收可有效增強激光解吸離子化效率。質譜分析和成像結果表明,聚多巴胺-不銹鋼抗反射復合材料具有良好的解吸附離子化特性,可用于生物組織中甘油三酯(TAG)、甘油二酯(DAG)、磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、鞘磷脂(SM)、膽固醇酯(CE)以及溶血磷脂酰膽堿(Lyso PC)的高效質譜檢測。對鼠腦組織切片的高分辨率(50 μm)質譜成像同時獲得了20余種磷脂分子的空間分布和結構信息,表明磷脂分子在小鼠大腦灰質區、白質區和胼胝體呈現截然不同的區域和豐度分布(圖2)。


圖2. (a)不銹鋼抗反射材料(AR-SS)和聚多巴胺修飾的不銹鋼抗反射材料(PDA-AR-SS)的掃描電鏡圖。(b)使用PDA-AR-SS做基底實現LDI質譜成像的原理示意圖;(c)使用PDA-AR-SS對鼠腦組織切片的質譜成像結果。

清華團隊利用該方法研究了肥胖小鼠(ob/ob)肝臟組織中的脂類含量和分布(圖3)。實驗結果表明,相比正常小鼠,肥胖小鼠肝組織中的甘油三酯含量顯著增加,并呈離散狀分布;而正常小鼠肝臟組織中PC、PE等分子的含量更高。以上結果表明聚多巴胺-不銹鋼微納復合抗反射材料可實現高空間分辨率質譜成像,無需在生物組織上噴覆基質,從而大大簡化了分析流程,避免了基質背景干擾,且基底材料清洗后可反復使用200次以上,對推動質譜成像在疾病診斷等領域的應用具有重要意義。
 

圖3. 使用PDA-AR-SS做基底,對肥胖小鼠和正常小鼠肝臟組織的LDI質譜成像。

上述研究成果近期發表在ACS Applied Materials & Interfaces 上,是清華大學精儀系歐陽證教授、馬瀟瀟教授與清華大學生命科學學院李蓬院士和徐俐博士、中國科學院化學研究所聶宗秀研究員和清華大學材料學院鐘敏霖教授合作完成的。論文第一作者是清華大學博士研究生楊靜,通訊作者為清華大學歐陽證教授和馬瀟瀟教授。

原文(掃描或長按二維碼,識別后直達原文頁面,或點此查看原文https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b16260):

Polydopamine-Modified Substrates for High-Sensitivity Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry Imaging
Jing Yang, Wenpeng Zhang, Hongjun Zhang, Minlin Zhong, Wenbo Cao, Zishuai Li, Xi Huang, Zongxiu Nie, Jiaming Liu, Peng Li, Xiaoxiao Ma*, Zheng Ouyang*
ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 46140-46148, DOI: 10.1021/acsami.9b16260

導師介紹

歐陽證
https://www.x-mol.com/university/faculty/60776

馬瀟瀟
https://www.x-mol.com/groups/bioMS


來源:X-MOL
 
相關信息
   標題 相關頻次
無相關信息...
哪个饮食行业最赚钱