為質(zhì)譜成像分析而生！這種新型離子基板的有啥不一樣？

質(zhì)譜分析是通過(guò)對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行電子束、激光等方法照射，使待測(cè)樣品的原子、分子發(fā)生離子化，通過(guò)測(cè)定質(zhì)荷比，對(duì)待測(cè)樣品中包含原子、分子的種類、數(shù)量、分子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行精密分析的方法。

回顧質(zhì)譜分析技術(shù)的發(fā)展歷史，不難看到，新的離子化法不斷創(chuàng)造著質(zhì)譜發(fā)展的新趨勢(shì)，讓橫跨100多年的質(zhì)譜技術(shù)研究，一直充滿著活力。具有跨時(shí)代意義的離子化方法的誕生，也與質(zhì)譜分析飛躍性的進(jìn)步，甚至是業(yè)界的繁榮息息相關(guān)。

例如基質(zhì)輔助激光解吸電離法（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，即MALDI）自上世界80年代末問(wèn)世以來(lái)，將質(zhì)譜應(yīng)用提升了一個(gè)新臺(tái)階，成為目前生物質(zhì)譜領(lǐng)域研究必不可少的工具，也是當(dāng)下的一個(gè)熱門(mén)關(guān)注點(diǎn)。

質(zhì)譜分析結(jié)構(gòu)示意

MALDI法是將能吸收激光能量的低分子有機(jī)化合物（下稱Matrix）與待測(cè)樣品混合，通過(guò)激光照射，對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行離子化的方法。在質(zhì)量分析的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品的成分、分布狀態(tài)進(jìn)行圖像化的質(zhì)譜成像。

不過(guò)想利用MALDI法進(jìn)行質(zhì)譜成像，在與Matrix（有機(jī)化合物）的調(diào)和、涂布、干燥的前處理的階段，大概要耗時(shí)30分鐘，且需要將Matrix在待測(cè)樣品上均勻涂布。前處理顯得十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

濱松在5月推出了新研的離子化輔助基板DIUTHAME（Desorption Ionization Using Through Hole Alumina Membrane，是的它的名字hin長(zhǎng)?叫它“丟森”好了~）。這個(gè)小東西是利用200nm左右多孔氧化鋁（貫穿的、細(xì)小的孔呈規(guī)則狀打開(kāi)的氧化鋁）開(kāi)發(fā)的，面向質(zhì)譜成像分析的離子化輔助基板。其最大的特點(diǎn)，就是能夠大幅縮減質(zhì)譜成像分析時(shí)，待測(cè)樣品進(jìn)行離子化所需的前處理時(shí)間（僅需3分鐘左右），且操作簡(jiǎn)單。

將待測(cè)樣品加載到DIUTHAME上，利用毛細(xì)血管現(xiàn)象（在細(xì)管內(nèi)側(cè)，液體從管子中上升的現(xiàn)象），使待測(cè)樣品的分子上升到表面，通過(guò)激光照射使其離子化而不破壞分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在不使用Matrix的情況下，進(jìn)行質(zhì)譜成像分析。

MALDI法

使用DIUTHAME進(jìn)行離子化

DIUTHAME是由濱松與日本光產(chǎn)業(yè)創(chuàng)成大學(xué)院大學(xué)的內(nèi)藤康秀副教授共同研制的。一經(jīng)面世，就收到了較大關(guān)注，并常常被用于和MALDI以及SALDI法的比較。那到底是出于什么樣的原因開(kāi)發(fā)了這個(gè)產(chǎn)品？除了大大縮短前處理時(shí)間外， 相對(duì)于MALDI法DIUTHAME在質(zhì)譜成像分析中還有哪些優(yōu)勢(shì)？為何說(shuō)DIUTHAME是質(zhì)譜成像分析離子化的新方法？?jī)?nèi)藤副教授從開(kāi)發(fā)者的角度，為我們進(jìn)行了解讀。

內(nèi)藤康秀副教授

問(wèn)：DIUTHAME在質(zhì)譜成像分析中還有哪些優(yōu)勢(shì)？解決了MALDI法中的什么問(wèn)題？

在開(kāi)發(fā)DIUTHAME前，我一直致力于質(zhì)譜成像分析分辨率的提高。雖然希望通過(guò)提高設(shè)備分辨率來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率的目標(biāo)，但這個(gè)方法也是有極限的。

為什么這么說(shuō)呢？因?yàn)樵谫|(zhì)譜成像分析中，以往普遍采用的離子化方法為“基質(zhì)輔助激光解吸電離法（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，即MALDI）”。而無(wú)論怎么提高設(shè)備的空間分辨率，分辨率都無(wú)法超過(guò)Matrix結(jié)晶的尺寸。若要實(shí)現(xiàn)質(zhì)譜成像分析的高分辨率，必須要擺脫對(duì)使用Matirx的離子化方法的依賴。而DIUTHAME的誕生，就打破了這一點(diǎn)的限制。

DIUTHAME的開(kāi)發(fā)一開(kāi)始就是以質(zhì)譜成像分析為目標(biāo)應(yīng)用，它并不需要與Matrix的調(diào)和、涂布、干燥的前處理。在提高操作便利性（3分鐘左右可完成前處理）的同時(shí)，其高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，有望取得良好的重現(xiàn)性。

另外，使用MALDI法進(jìn)行離子化時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)因待測(cè)樣品成分的性質(zhì)原因，而難以與Matrix共同結(jié)晶的情況；以及待測(cè)樣品中包含鹽、添加劑等雜質(zhì)的濃度過(guò)高時(shí)，阻礙Matrix結(jié)晶的情況。在這樣的情況中，使用DIUTHAME則不會(huì)有這樣的困擾，能夠獲得很好的效果。

DIUTHAME還可對(duì)工業(yè)材料、興奮劑禁藥等MALDI法無(wú)法測(cè)定的小分子進(jìn)行高精度的測(cè)量。

問(wèn)：明明和SALDI的原理類似， 為何說(shuō)DIUTHAME是一種新的方法？

目前有一種叫表面輔助激光解吸電離（SALDI）的離子化方法，它與DIUTHAME作用原理相同，市場(chǎng)上也有多類SALDI基板的商品。但是，目前市場(chǎng)上的SALDI基板并沒(méi)有通孔的結(jié)構(gòu)，在質(zhì)譜成像分析中并不適用。在此意義上，使用DIUTHAME可以說(shuō)是不同于SALDI的新型離子化辦法。

將在DIUTHAME的哪些性能上進(jìn)行繼續(xù)開(kāi)發(fā)？

多數(shù)的生物分子是通過(guò)質(zhì)子化來(lái)生成離子的，針對(duì)這些待測(cè)樣品，DIUTHAME的靈敏度并不如MALDI法。這是因?yàn)椋琈ALDI中的Matrix可以給樣品分子提供質(zhì)子，而DIUTHAME卻沒(méi)有該項(xiàng)作用。

想擁有更廣泛的應(yīng)用，這個(gè)小家伙就必須具備更高的靈敏度。因此，我們也會(huì)對(duì)它的性能進(jìn)行持續(xù)的開(kāi)發(fā)。此外，DIUTHAME的工作原理之謎仍未完全解開(kāi)，而在繼續(xù)研究摸索的同時(shí)，我們也希望能夠不斷地提高它的靈敏度。

濱松致力于光電技術(shù)探索60余年，在質(zhì)譜探測(cè)器的研究也已有40余年的歷史，可為質(zhì)譜應(yīng)提供MCP、EM、離子化光源等產(chǎn)品。除了DIUTHAME，2018年濱松還推出了一系列應(yīng)用于質(zhì)譜的新品，并在2018年ASMS中有所展示（包括在研品），如可解決小質(zhì)譜低真空問(wèn)題的三級(jí)結(jié)構(gòu)的GEN3 MCP、適用于TOF-MS的MCP+AD、適用于Q-MS\IT-MS的管道型EM等等。濱松希望通過(guò)探測(cè)技術(shù)的原始創(chuàng)新，從最底層技術(shù)出發(fā)，穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)地推動(dòng)最終質(zhì)譜應(yīng)用的發(fā)展。