基质辅助激光解吸/电离质谱成像研究进展

质谱成像技术包括二次离子质谱（SIMS）、激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱（LA—ICP—MS）、解吸吸附电喷雾离子化（DESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）等几种方法。这里主要介绍的是以MALDI为基础的成像技术。基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI—MSI）能够用于显示样品组织切片中各种化合物或生物分子的空间分布，

基于质谱的TOP-DOWN蛋白质组学技术用于微生物鉴定

采用新型的质谱软电离方法,如基体辅助激光解吸电离(MALDI)和/或者电喷雾离子化(ESI),可获得微生物的质谱图。当微生物经过纯化、分级、富集和色谱分离后,可将ESI与多种质量分析器相结合,进行大规模的不同微生物的蛋白质组学研究。相反,MALDI对盐和其他杂质的耐受能力高,因此,在只对样品进行简单处理的情况下,MALDI可被用作快速检测和鉴定完整微生物的质谱传感器平台的离子源。

质谱成像技术在药用植物研究中的应用

药用植物中含有种类繁多、数量庞大、功能各异的次生代谢产物,在疾病治疗中发挥了重要作用。传统分析方法只能对药用植物中次生代谢物进行定性和定量研究,对其空间分布研究缺乏直接手段,质谱成像技术的出现为此提供了可能。本文综述了目前应用于药用植物研究的主要质谱成像技术及其在药用植物次生代谢物、药用植物胁迫防御研究等方面的研究成果,并对其在药用植物研究中的应用前景进行了展望。

质谱成像新基质及其在分析生物样本方面的研究进展

作为一门新兴的分子成像技术,质谱成像(mass spectrometry imaging,MSI)不仅能保留生物组织的空间结构信息,还能够在原位无标记地检测组织中的生物分子,包括蛋白质、多肽、氨基酸、脂类、药物及其代谢产物等物质的表达水平,实现对生物样本的原位检测。随着电离技术、基质材料、分析仪器和软件的不断开发与优化,MSI技术在近年来被越来越多地应用到生物学、医学、药物研究等诸多领域。本综述总结了近几年基质辅助激光解吸电离(matrix-assisted laser desorption ionization,MALDI)质谱成像技术在应用到生物样本时开发出的各类新型基质,并对以往涌现的新型MSI技术的最新应用和进展,以及出现的数据处理新方法进行了综述。最后,展望了MSI技术的发展方向——单细胞水平化、绝对定量化、仪器便携化。

基于AP-MALDI-IT-TOF/MS和DESI-Q-TOF/MS的板蓝根全质谱成像及品质相关指标成分群的研究

目的 采用大气压基质辅助激光解吸电离-离子阱-飞行时间质谱(atmospheric pressure matrix assisted laser desorption combined with ion trap-time of flight mass spectrometry, AP-MALDI-IT-TOF/MS)和解吸电喷雾电离-四级杆-飞行时间质谱(desorption electrospray ionization combined with quadrupole-time of flight mass spectrometry, DESI-Q-TOF/MS)两种技术,实现板蓝根的全质谱成像分析,揭示多种成分的组织原位可视化分布,寻找品质特征相关指标群。方法 不同商品规格的板蓝根,分别喷涂2,5-二羟基苯乙酮(2,5-DHAP)和1,5-二氨基萘(1,5-DAN)基质,在正、负离子模式下进行AP-MALDI-IT-TOF/MS质谱成像、成分鉴定和偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)分析。不同品质特征的板蓝根,在正、负离子模式下进行DESI-Q-TOF/MS质谱成像、成分鉴定和正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis, OPLS-DA)分析。结果 板蓝根经质谱成像分析,初步鉴别得到多个类别约100余个化合物,AP-MALDI-IT-TOF/MS和DESI-Q-TOF/MS均可揭示板蓝根化合物的空间分布,并可区分不同规格、品质样品,3-醛基吲哚、前告依春/表前告依春、isatithioetherin C/isatithioetherin E、松柏苷、紫丁香酚苷、直铁线莲宁B、腺苷、腺嘌呤、尿苷、精氨酸、2-羟基丁二酸、顺丁烯二酸/富马酸、枸橼酸、大黄素-8-O-β-D-葡萄糖苷、异牡荆素在高商品规格/品质样品中特定空间分布信号更强,对分类影响显著,组成品质特征相关指标群。结论 质谱成像可将中药材的品质与化学信息建立连接,为其质量评价和进一步开发利用提供实验基础和新的手段。

敞开式离子化质谱及其在体内药物分析中的应用

敞开式离子化质谱是近十年来逐渐新兴的一种无需对样品进行复杂前处理或色谱分离,在常温常压环境下直接通过质谱分析样品中痕量物质信息的新型质谱技术。该技术极大地提高了质谱分析效率,使得原位实时快速分析样品成为可能并在食品安全、环境监测、生物医药等领域得到广泛应用。本文系统综述包括解吸电喷雾电离、纸喷雾电离、实时直接分析等典型敞开式离子化质谱的基本原理与操作方法,述评各技术在体内药物分析领域的典型应用,并展望敞开式离子化质谱技术的应用前景。

基于UPLC-Q-TOF-MS和DESI-MSI分析天元芷通方入脑成分及其脑内分布

目的:基于超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱法(UPLC-Q-TOF-MS)、解吸电喷雾电离质谱成像(DESI-MSI)、高光谱成像技术对天元芷通方入脑成分及其脑内分布进行探究。方法:10只BALB/c小鼠随机分为空白组(n=3)和给药组(n=7),给药组灌胃生药质量浓度约5 g·mL-1的天元芷通方药液0.3 mL,空白组灌胃等体积生理盐水,取小鼠全脑分别制备组织匀浆及冰冻切片。组织匀浆采用UPLC-Q-TOF-MS技术分别在正、负离子模式下进行入脑成分的定性分析。冰冻切片采用DESI-MSI观察入脑成分的脑内分布。选用暗场增强显微镜对各组小鼠脑切片进行高光谱成像扫描,收集微观视场中至少1000个像素点可见-近红外(400~1000 nm)波段的散射光数据并创建平均光谱,对空白及给药小鼠脑组织中成分进行比对。结果:UPLC-Q-TOF-MS共鉴定出天元芷通方入脑成分27个,包括有机酸类10个、苷类5个、生物碱类4个、酚类1个、黄酮类4个、苯酞类2个、其他类1个,主要来源于天麻、川芎、醋延胡索、酸枣仁和制巴戟天;质谱成像分析得到14个成分,其中阿魏酸、延胡索乙素、N-甲基去氢小檗碱主要分布在大脑皮层区域,维生素B5、斑鸠菊酸、蓖麻油酸主要分布在下丘脑区域,榄香脂素、十八烯酸、十八碳酸主要分布在皮层及下丘脑区域,洋川芎内酯B、藁本内酯、亚油酸、9,12-十八碳二烯酰乙酯、斯皮诺素则在脑组织大部分区域均有分布;高光谱成像显示,在可见-近红外波段范围内,给药组小鼠脑组织平均光谱发生明显红移,表明空白组和给药组小鼠间脑内化学成分的物理性质或含量存在差异,进一步验证了质谱成像的结果。结论:通过UPLC-Q-TOF-MS技术与质谱成像、高光谱成像技术的结合,明确了天元芷通方入脑治疗头痛的药物成分及在脑组织中的分布特征,为复方质量标准研究指标成分的选择和药效作用机制研究提供参考。

DESI-MSI技术在经典名方芍药甘草汤质量控制中应用研究

目的使用超高效液相色谱-二极管阵列检测器检测法(UHPLC-DAD)和解吸电喷雾电离-离子化质谱成像技术(desorption electrospray ionization-mass spectrometry imaging,DESI-MSI)对15批芍药甘草汤(Shaoyao-Gancao-Decoction,SGD)物质基准和对应实物进行分析,考察DESI-MSI在经典名方SGD质量控制中的优势。方法以SGD为研究模型,采用传统UHPLC-DAD法建立物质基准指纹图谱,并对SGD指标成分(芍药苷、甘草苷、甘草酸)含量、出膏率进行考察。同时,以芍药甘草汤对应实物冻干粉为研究载体,将其复溶后点样于定性滤纸,并固定于载玻片制成样品,以甲醇-甲酸(1000∶1)为喷雾溶剂,体积流量3μL/min;扫描范围m/z 100~1200;空间分辨率300μm;喷雾气(N2)压力0.5 MPa;离子源温度120℃,采用正负离子全扫描样本。结果DESI-MSI法能检测到SGD指标成分芍药苷、甘草苷、甘草酸以及共有峰成分芍药内酯苷等。同时,DESI-MSI法还能检测到来自甘草、白芍的甘草皂苷G2、甘草皂苷J2、没食子酸、柠檬酸、对羟基苯甲酸等11种成分,并对其相对含量进行直观呈现,定性分析能力远强于UHPLC-DAD法。结论基于DESI-MSI技术无需进行复杂的样品前处理,可以在无对照品情况下进行复杂样品的定性、相对含量分析,灵敏度高,分析能力强,可以作为经典名方物质基准、对应实物及配方颗粒样品的质控研究方法。

HPLC及DESI-MSI法对不同生长年限黄连次生代谢产物的动态积累及分布规律的研究

目的使用高效液相色谱法(HPLC)和解吸电喷雾电离-离子化质谱成像(DESI-MSI)法研究不同生长年限黄连次生代谢产物的动态积累及分布规律。方法以一、三、五年生黄连为研究对象,采用HPLC法对黄连次生代谢产物的7种指标性成分(盐酸药根碱、非洲防己碱、表小檗碱、盐酸黄连碱、盐酸巴马汀、盐酸小檗碱、木兰花碱)进行含量测定。同时,利用DESI-MSI法对一、三、五年生黄连切片的7种成分的分布进行定性分析。结果HPLC法测定结果显示,盐酸小檗碱、盐酸巴马汀、盐酸药根碱、非洲防己碱、木兰花碱在五年生黄连中含量最高;盐酸黄连碱与表小檗碱在三年生黄连中含量最高,而木兰花碱与盐酸药根碱在三年生黄连中含量最低;盐酸小檗碱、盐酸巴马汀、非洲防己碱、表小檗碱及盐酸黄连碱均在一年生黄连中含量最低。DESI-MSI法测定结果显示,生物碱的盐酸盐在质谱分析过程中解离,最终以原型形式呈现。小檗碱和表小檗碱集中分布于整个黄连切片断面,且一年生分布区域最小、三年生和五年生分布区域相近;药根碱和非洲防己碱分布于皮部和髓部,且以五年生分布区域最大;巴马汀和黄连碱分布于皮部和髓部,一年生分布区域最小;木兰花碱仅分布于木部,且在一、三、五年生黄连中分布区域相近。结论一年生黄连中各成分累积较少,第一年为黄连生长发育的主要阶段;三年生黄连中各成分累积较多,1~3年是黄连次生代谢产物累积的主要时期;五年生黄连中总成分含量最高,尤其是小檗碱累积最多,与以栽培5年以上的黄连为药材的市场习惯相符合。