空气动力辅助离子化新型质谱技术用于药物快速实时分析的研究

采用自主研制的新型空气动力辅助离子化质谱技术(AFAI-MS)及其装置,对违法饲料添加的未知药片进行了快速实时质谱分析,并对其中的药效成分进行了结构鉴定研究。通过本技术快速、高效地获取了药片中有效成分的一级质谱、二级质谱、分子离子的精确质量数等关键结构信息。在此基础上,结合"抗胆碱"的药理作用以及网络数据库搜索结果,分析推断出该药效成分为山莨菪碱;并结合对照品比对分析,最终确定该未知药片为山莨菪碱片。本方法为药物相关领域中复杂样品的快速实时检测提供了有效的分析途径,并为打击药品违法添加提供了重要的分析依据。

基于空气动力辅助离子化-超高分辨质谱成像技术的大鼠肾脏组织中多种类代谢物的分布研究

质谱成像是近年来发展迅速的新型分子成像技术,在生物医药领域受到越来越广泛的关注。本研究采用敞开式的空气动力辅助离子化-高分辨质谱技术,建立了大鼠肾脏组织中内源性代谢物的质谱成像分析方法(AFAI-MSI)。大鼠肾脏组织经冷冻处理后制备冷冻组织切片,以乙腈-异丙醇-水(4∶4∶2,V/V)为喷雾溶剂,流速为5μL/min,喷雾气(N_2)压力为0.6 MPa,空气辅助气流速为45 L/min,质谱扫描范围为70~1000 Da,质量分辨率为70000。采用正离子检测模式的AFAI-MSI方法对大鼠肾脏组织切片进行了成像分析,结果发现有机胺、糖、神经递质、维生素、多肽、有机酸、甘油磷脂、鞘脂、甘油脂、固醇酯等38种不同类型、其含量差异达4个数量级的内源性代谢物,并观察到这些代谢物在肾脏中呈组织特异性分布,直观地呈现了与肾脏渗透压梯度形成有关的胆碱、乙酰胆碱、甜菜碱、磷酸胆碱和甘油磷酸胆碱等多种小分子代谢物的皮质-髓质轴向分布特征。上述结果表明,基于超高分辨质谱的AFAI-MSI分析方法无需样品预处理,灵敏度高,代谢物覆盖范围宽,可同时获取多种小分子代谢物的结构、含量及其空间分布信息,有望为肾脏中内源性代谢物的原位表征和代谢调控机制研究提供一种新的分析方法。

空气动力辅助离子化质谱组织涂片分析用于胶质瘤异柠檬酸脱氢酶基因状态的快速判别

异柠檬酸脱氢酶(IDH)基因分型对于胶质瘤的精准诊疗具有重要意义。该文将组织涂片用于病理组织代谢物质谱分析的样品前处理,并采用2-羟基戊二酸与花生四烯酸质谱响应强度的比值作为胶质瘤IDH基因状态的判别指标,建立了基于空气动力辅助离子化(AFADESI)质谱技术的胶质瘤IDH基因状态快速判别分析方法。对组织涂片用于代谢物敞开式质谱分析的可行性进行考察和定量方法学验证,结果表明其具有样品分散性好、操作简单快速、代谢物覆盖度高、定量准确度好的优点。受试者工作曲线(ROC)评估显示,其用于胶质瘤IDH基因状态判别的诊断能力良好。组织涂片结合空气动力辅助离子化质谱分析用于胶质瘤IDH基因状态的快速判别有望为胶质瘤精准诊疗提供新的分析手段和技术支持。

新型空气动力辅助离子源与不同类型质量分析器的快速接口技术

报道了新型空气动力辅助离子化(AFAI)装置与不同类型商业化质量分析器的快速接口技术.在前期研究基础上,进一步提高了AFAI系统的抽气流速,在更宽范围内考察了流速对质谱灵敏度的影响;对AFAI离子源进行模块化设计和制作,重点解决快速接口问题,通过更换接口板可实现其与不同厂家、不同类型质量分析器[飞行时间(TOF)、四级杆-离子阱(Q-TRAP)和四级杆-飞行时间(Q-TOF)]的兼容及联用,尤其可以与具有气帘接口的质量分析器联用.本离子源装置结合不同质量分析器可以进行全扫描、子离子扫描、母离子扫描、中性丢失扫描和高分辨等多种类型质谱分析,而且AFAI可在电喷雾(ESI)、解析电喷雾(DESI)和大气压化学电离(APCI)等多种离子化模式下工作,从而实现对不同性质化合物的快速检测.本研究结果进一步提高了AFAI离子化技术的功能,拓展了其应用范围.

正负离子切换扫描质谱成像分析方法及其整体动物体内代谢应用研究

基于质谱成像(MSI)技术的空间分辨代谢组学方法已经成为生物组织学、肿瘤分子病理诊断和新药药效毒理研究的有力工具。该研究采用敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化(AFADESI)技术,开发了一种正负离子切换扫描的质谱成像方法。该方法在离子化过程中无需施加高电压,既提高了敞开式离子化质谱成像的操作安全性,还可将生物组织切片,尤其是较大面积的整体动物组织切片中的各类不同性质的内源性代谢物进行高效率解吸和离子化,同时获得多胺、氨基酸、磷脂(正离子模式易电离)和核苷、磷脂酰甘油(负离子模式易电离)等内源性代谢物的空间分布特征。通过正负离子化的同时扫描和质谱成像分析,节省了数据采集的时间和样本切片的数量,扩展了代谢物的覆盖范围,使得一次实验可以成像检出更多种类的代谢物。因此,该方法在整体动物各组织器官的空间分辨代谢组学研究中具有优势,有望从整体动物体内代谢水平深刻理解与生理、病理和药理相关的分子空间分布特征及分子机制。

敞开式质谱成像方法的组织样品稳定性研究

以添加镇静催眠候选新药N6-羟苄腺嘌呤核苷[N6-(4-hydroxybenzyl)adenine riboside,NHBA]的组织匀浆切片作为考察对象,对空气动力辅助离子化质谱成像系统(Air Flow Assisted Ionization Mass Spectrometry Imaging,AFAI-MSI)的关键参数进行考察与优化,以保证最佳条件进行样品检测。在此基础上,对预处理的整体大鼠组织切片进行平行的连续两次质谱成像分析,考察了其内源性代谢物在成像分析过程中是否发生变化。通过对采集数据中关键质谱峰的筛选等处理步骤,并采用可视化的主成分分析(PCA)方法,开展了组织样品内源性代谢物的稳定性分析,最终验证了采用该样品前处理和质谱成像方法,能够保证组织切片样品中内源性代谢物的稳定性,为质谱成像分析结果提供了可靠依据。

基于高分辨质谱技术的整体动物体内药物成像分析新方法研究

质谱分子成像技术作为体内药物分析的新兴工具受到越来越多的关注,其中生物体内复杂基质的干扰是面临的关键问题之一。本研究利用高分辨质谱技术的优势,采用空气动力辅助离子化质谱成像方法(AFAI-MSI),建立了高特异性的整体动物体内药物成像分析新方法,以提高体内药物成像分析结果的准确性和可靠性。以候选新药右旋娃儿藤宁碱(S-(+)-deoxytylophorinidine,CAT)为研究对象,采用高分辨质谱全扫描与靶向扫描相结合的方式,对整体动物体内药物的分布进行AFAI-MSI分析。结果表明,该方法能够准确地反映药物特异性分布和处置情况。通过一次质谱成像实验,从整体动物水平同时实现了候选新药体内分布和药物干预下内源性代谢物的成像分析,为候选新药的早期研发提供思路与手段。

大鼠组织中药物分布的表面采样探针质谱方法研究

对并列式液滴微连接表面采样探针(LMJ-SSP)质谱技术在大鼠体内药物分布分析中的应用进行了研究。质谱检测方式采用自制的常压敞开式空气动力辅助离子化质谱(AFAI-MS)技术。通过优化其主要的探针系统参数(吸液毛细管长度24 cm;出液流速7.5μL/min;采样端距切片表面距离20μm),建立了LMJ-SSP系统,并以10-羟基喜树碱为标准品,通过在空白大鼠组织切片中添加药物的方式,对组织中的药物进行检测,并对LMJ-SSP-AFAI-MS方法的稳定性和检测结果的平行性进行了考察。在此基础上,以抗癌候选药物S-(+)-去氧娃儿藤宁碱(CAT)为研究对象,采用鼠尾静脉注射的方式给药后制作整体动物组织切片,采用LMJ-SSP-AFAI-MS方法对药物在大鼠整体组织切片中各主要脏器内的含量分布进行了分析,其结果为CAT的药效及毒副作用的解释提供了分析依据。LMJ-SSP-AFAI-MS方法适合于开放环境下大体积物体表面的质谱分析检测,且具有灵敏度高、不受复杂基体影响等特点,有望为动物体内候选新药的分布特征分析提供一种新手段。