小融科普丨质谱成像技术漫谈

对生物的研究，最直观的方法莫过于亲眼见证生物体内各种生命活动过程。在此基础上，人们发展出了生物成像的概念。

对60岁患有肾结石的男病人侧视图

生物成像是了解生物体组织结构，阐明生物体各种生理功能的一种重要研究手段。从光学显微镜到电子显微镜，从光学成像到核磁共振、荧光成像，生物成像在成像精度和成像方式上不断进步。

针对不同的组织和细胞，不同的研究目的，随着时间的发展，研究人员开发出多种成像方法。如电子显微镜、光学显微镜、核磁共振、计算机断层扫描等医学常用手段；还有荧光成像、原子力显微镜、质谱成像等新方法。

利用质谱实现分子成像最早是由范德堡大学（Vanderbilt University）的Richard Caprioli等在1997年提出的。质谱成像（MSI）是一种新型的分子成像技术，利用成像软件获得待测物空间分布特征。MSI技术根据电离方式不同可以分为基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）、二次离子质谱成像（SIMS-MSI）和解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）。其中MALDI-MSI是目前应用最广泛的质谱成像技术。

作为质谱最年轻的应用之一，质谱成像技术在临床诊断、药物研究、公安刑侦、环境毒理等诸多领域有着巨大的价值，已经成为质谱研究的一大热点。

MALDI-MSI是一种以软电离技术MALDI为基础的分析方法，基本过程如下，首先对样品组织进行切片并使其粘贴在导电载玻片上，随后将基质通过不同方法（升华法、喷雾法、重结晶法等）均匀喷涂于样品组织表面。待测物分子被均匀扩散到有机基质分子中，并形成共结晶。随后使用激光照射形成的共结晶，基质分子吸收激光能量，导致结晶升华，从而使样品中待测物分子从共结晶表面解吸，基质和待测物进行质子交换，实现待测物的离子化，离子化分子在电场的作用下进入质谱部分。最后使用特定的质谱成像软件重构样品组织的质谱信息，即将质谱仪所获得的样品上每个点的质谱信息转化为样品组织上的像素点，完成对组织样品的可视化分子成像。

MALDI-MSI成像流程（选择组织→放置靶板→基质喷涂→质谱检测→输出图像）

基于MALDI、AP-MALDI、DESI、SIMS等离子源的质谱成像技术飞速发展。但是，对于科研工作者而言，如此多的质谱成像技术，究竟哪一种更适合自己的研究方向，很难搞清楚。

选择质谱成像仪器，不能只看它们的理论极限，而是要了解仪器能够体现出来的性能。成像质谱要想发挥最高性能，并不仅仅是一个离子源能决定的，而是从离子源到质量分析器，再到数据采集和处理，每个环节都做到极致，达到整体性能，最终才能得到高质量的质谱成像结果。

当前国外企业商品化MALDI质谱仪的最高空间分辨率是10微米，成像速率最高据称达到了50像素/秒。而截至目前，融智生物具有自主知识产权的的QuanIMAGE成像质谱，得益于其强大的离子探测器和数据采集效率，高速率、高精准的二维移动平台，以及自主开发的数据采集软件，已经实现了在10微米空间分辨率下，大于300像素/秒的成像速率，成像速度是国外企业的5倍还多，且普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。这些值得骄傲的数据验证了国产仪器的崛起，证明了中国制造的力量。

QuanIMAGE成像质谱解决方案

成像速度快——成像速率最高可达300像素/秒，能更快得到成像结果

分辨率高——空间分辨率优于10μm，能得到质量更好的图像

重现性好——仪器硬件的创新性结合，能得到重现性更好的图像

下期小融将为大家继续科普质谱成像的应用。