2019-02-20 09:07:07, Waters 沃特世科技(上海)有限公司
沃特世作为原位电离技术的先行者,致力于将DESI、REIMS等原位电离新技术服务于更多领域。为此,沃特世在2018年4月26日成功召开了第五届中国原位电离质谱会议 (AIMS2018) 会前研讨会暨沃特世原位电离质谱技术研讨会。
沃特世原位电离质谱技术研讨会成功举办
本次研讨会包括:质谱技术专题研讨和应用现场展示两个部分。会议内容聚焦于沃特世原位电离技术及其最新应用,如DESI成像技术、REIMS(iKnife)手术质谱刀、DART/QDa技术等,吸引了各大科研院所及厂商100多位代表共同参与。
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同时,从本期开始,我们将定期推出关于原位电离技术更多应用,让您进一步了解这些新技术。今天,首先给大家介绍的是《如何运用DESI质谱成像技术分析人参中人参皂苷的空间分布》应用方案。
近期,由中国医学科学院药物研究所陈士林教授课题组在GigaScience杂志上发表了《Panax Ginseng Genome Examination for Ginsenoside Biosynthesis》。其中,提及到如何利用DESI技术对人参中目标物的分布进行研究。
人参 — 历来被视为百草之王,有几千年的临床应用历史。现代药理学研究发现人参中的主要活性成分是人参皂苷。人参皂苷是一种固醇类化合物,它通过影响多重代谢通路发挥抗肿瘤、抗高血压、抗病毒和免疫调节等效能。
(图片来自视觉中国)
人参皂苷有十几种之多,其类别和含量的变化导致人参不同组织(如根和根状茎)的临床疗效和临床运用的差异。因此,研究不同人参皂苷在组织中的空间分布,能为人参的临床运用提供更多参考信息,同样有利于理解和改进人参的育种和培养。
DESI质谱技术
解吸电喷雾电离(Desorption Electrospray Ionization, DESI)是一种快速的大气压环境下的质谱成像技术。与其他质谱成像技术如MALDI相比,DESI几乎不需要对样品进行前处理(如研磨,萃取,衍生等),因此能真实反应化合物在样品中的分布情况。在本次研究中,我们将运用DESI技术对人参根横切片中的人参皂苷进行质谱成像分析,探究不同类型人参皂苷的具体空间分布情况。
沃特世解决方案
人参横切片可以分为3大部分,最外层的周皮,向内为皮层,再向内位于中间的为中柱(图1a)。
对人参横切片进行DESI质谱成像,人参皂苷包括Rg1/Rf、pseudo-Rc1、Ra1/Ra2、Rd/Re、Rs1/Rs2和Ra3能明显看到其信号(图1b),其中Rg1/Rf高分布于周皮和中柱,Rd/Re、Rs1/Rs2、Ra1/Ra2和pseudo-Rc1高分布于周皮,在中柱含量较低,而Ra3呈现出一种较弥散的分布模式,在接近外皮的区域分布较高(图2c)。同样,人参含有的其他一些代谢物如Maltose和Citbismine C的分布状况也可以明显看到(图2c)。
图1.基于DESI质谱成像得到人参根横切片中人参皂苷的分布状况3。a)人参根横切片的光学图像。b)总质谱图。c)Maltose, CitbismineC和人参皂苷包Rg1/Rf、pseudo-Rc1、Ra1/Ra2、Rd/Re、Rs1/Rs2和Ra3的DESI质谱成像结果。
进一步用DESI-MS/MS成像方法对人参皂苷中的同分异构体如Rg1/Rf和Rd/Re的分布状况进行探究。以Rg1/Rf为例,Rg1在单糖基团处断裂得到特征碎片m/z 637.46, Rf在双糖基团处断裂得到特征碎片m/z457.15(图2a和2b),Rg1和Rf的DESI-MS/MS成像结果显示出明显不同的空间分布状况(图2c)。
图2. 人参根横切片中Rf和Rg1的DESI-MS/MS成像结果3。a)Rf/Rg1(m/z 799.52)的MS/MS谱图。b)Rf和Rg1的分子结构。c)Rf和Rg1的DESI-MS/MS成像图。
结 论
在基本不需要对样品进行前处理的条件下,DESI成像技术能直接获取样本中代谢物的信息,从而真实地反映化合物的空间分布情况。在此,我们应用DESI成像技术对人参横切片中人参皂苷进行分析,发现不同的人参皂苷具有各自特异的分布情况。同时,DESI-MS/MS成像技术能进一步区分人参皂苷同分异构体的分布情况。
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