高清分子成像系统-Waters

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DESI成像分析小鼠大脑切片中的小分子代谢物和磷脂
100
11-01-26_DESI_IMG_RATBRAIN_TEST_3_150-2000_res100_fresh_40micron_vacuum_nowash_120psi_150_neg_LCmet_121 T: ITMS - p NSI Full ms [150.00-1000.00] 100 95 90 85 80 75 #26-75 RT: 0.13-0.39 AV: 50 NL:
[ DESI ]
高清分子成像系统
在样品表面获取基于空间分布的质谱信息
目 录
○ 解吸电喷雾电离(DESI)的简介和工作原理 ○ DESI 的应用特点 ○ DESI 成像应用于组织病理学的研究 ○ DESI 成像提供基于药物分布的分子影像 ○ DESI 成像分析植物样本中的代谢产物 ○ DESI 成像应用于指纹识别 ○ DESI 成像分析微生物 ○ DESI 应用于其它快速分析领域
简介
质谱成像是对样品中的化合物进行成像分析， 以获得基于化合物组成、 空间分布 情况及相对丰度的一种快速分析技术。
解吸电喷雾电离(DESI)是一种快速的大气压环境下的质谱成像技术，完美兼容组织病 理学的工作流程；适用于监测整个组织或器官中各类化合物的分布情况，以及应用于 指纹的司法鉴定、微生物的成像、植物样品中活性成分或代谢产物分析和其他快速分 析领域。
样品表面
质谱分析
DESI的特点
○ 最新的沃特世喷嘴可以达到20
µm的空间分辨率
○ 可分析新鲜样品，几乎不需要做样品前处理 ○ 适用于各类生物组织样本、指纹、表面等成像分析 ○ 点对点的高通量快速分析
1st gen DESI from Prosolia
2nd gen DESI from Waters
DESI成像应用于组织病理学研究
— 从分子水平了解不同组织上的差异信号
人体肝脏组织切片(含正常组织和肿瘤组织)
m/z 750.55 PE O-38:5
肿瘤组织 正常组织
m/z 771.52 PG 36:3
肿瘤组织 正常组织 5 mm
H&E染色图
绿色 / 红色离子信号重叠
H&E 染色图与 m/z750.55 信号叠加
Catharanthine m/z 337.3
Lochnerinine m/z 383.2
Vinblastine m/z 793.5
花
Catharanthine m/z 337.3
Serpintine m/z 349.3
Vindoline m/z 457.3
Hemalatha et al. 2013
443 m/z
385 m/z
478 m/z
2 mm
工作原理
喷雾溶剂连接于毛细管上，施加一定的高电压，在氮气的辅助下形成带电喷雾液滴， 轰击样品表面，带电溶剂与待分析物同时发生解吸和电离(电荷转移)，去溶剂化后， 沿着传输毛细管进入质谱。
溶剂 氮气 HV DESI 喷雾器 传输毛细管 解吸离子
大气压接口
p(corr)[1] (Correlation)
!"#$%&'(#)*+%,'-'.'"/0'#)*+%,'1'.'/2
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8
Person A Person B
百度文库
Person B
Person A
Person B
20 10
m/z 536.8
m/z 695.3
α-tomatine m/z 1034.5
DESI成像分析长春花
Hemalatha et al. 2013
花
10 mm
Catharanthine m/z 337.3
Serpintine m/z 349.3
Vindoline m/z 457.3
花瓣
5 mm 5 mm
DESI imaging
植物叶片
Molecular images
187.05 m/z
Max
Min
DESI成像分析植物花瓣和叶片中的主要代谢产物
DESI成像分析番茄叶的差异信号
新长出来的番茄叶
m/z 445.8
α-Solanine m/z 852.7
α-Chaconine m/z 868.7
成熟期的番茄叶
H&E 染色图与 m/z771.52 信号叠加
正常组织
肿瘤组织
选择感兴趣的区域用于 OPLS-DA 统计分析
Max
Min
肿瘤组织
正常组织
肿瘤组织 特征离子
正常组织 特征离子
OPLS-DA
S-plot loadings
正常组织中特有的信号
肿瘤组织中特有的信号
质谱成像技术可以提供前所未有的分子图像
— 相比于以前的技术，DESI可以深入生物组织的研究，提供不同代 谢物在组织中的准确位置
Normal Parkinson’s
2 mm
2 mm
多巴胺
DESI还能给出组织对药物吸收，分布的详细位置信息
小鼠大脑
DESI 质谱成像
Max
1 mm 苯丙胺
Min
Shariatgorji et al. 2016
DESI质谱成像应用于植物样品， 快速分析植物组织中的活性成分、代谢产物
DESI 提供多个样本的高通量分析
187.3
303.4
Abundance
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
Relative Abundance
281.5 255.5 327.4
393.3 459.1
200 300 400 500
588.4
834.4 885.4 788.5 726.5 888.5
DESI可以利用化学信息来分离重叠的指纹， 在犯罪现场收集更多高质量的证据
来源两个不同人员的重叠指纹
Max
418.97 m/z
482.92 m/z
642.90 m/z
Min
从每个指纹上选取 8 个感兴趣的区域
PCA 和 OPLS-DA 统计分析
!"#$%&'"#(#$%)'*+',$#-.
70 60 50 40 30
700 800 900 1000
0
0
m/z
600
m/z
303.4 m/z
885.4 m/z
Max
Min
327.4 m/z
788.5 m/z
Rao et al. 2012
2 mm
DESI可以提供许多重要神经递质的空间定位， 如让帕金森疾病的研究更为深入
小鼠大脑 Normal Parkinson’s
DESI 质谱成像