CN105973973B - 一种生物组织质谱成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物组织质谱成像方法，包括以下步骤：(1)选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；(2)选取刚玉棒，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于所述刚玉棒上，自然风干；(3)向小鼠肾脏组织切片上滴加吖啶黄素溶液，静置使其扩散均匀；(4)将粘附有滴加吖啶黄素溶液的小鼠肾脏组织切片的刚玉棒置于带有激光的质谱仪中进行检测，激光解析后电离的质谱数据经软件处理后即获得含有吖啶黄素的小鼠肾脏组织的质谱成像图。该方法快速、直接，能避免基质干扰以及无复杂的样品前处理过程，且激光解析后电离成像技术可以在时间和空间上对质谱信号进行调节，有利于优化质谱成像图。

Description

一种生物组织质谱成像方法
技术领域
本发明属于质谱成像技术领域，具体涉及一种生物组织质谱成像方法。
背景技术
激光解析后电离质谱法在最近的一二十年获得了很大的发展，与传统的MALDI质谱法相比，具有快速直接简便，无需复杂的样品前处理等优点，因此，其应用也慢慢出现在生物领域，包括短肽，氨基酸等生物小分子的，药物分子，化学添加剂等化学分子的检测。
质谱成像法是一种研究生物细胞，组织以及活体动物中分子的分布的新型分析技术，可以在无标记的情况下检测并记录分子在特殊体系当中的一个空间分布。质谱成像技术最早出现在1997年，被应用于研究生物组织中蛋白质的分布，随着质谱成像技术的一个飞速发展，这种技术已经被广泛应用于蛋白质组，脂组和药物代谢等研究领域。生物组织成像作为质谱成像的一个普遍应用，在临床医学和疾病诊断上扮演着十分重要的角色，随之而来的就是不断的质谱成像技术的创新，传统的质谱成像技术包括MALDI成像，DESI成像等等成像技术都有着较大的局限性。
传统的质谱成像具有以下缺点：(1)速度慢，不能直接成像；(2)基质干扰严重且样品前处理复杂；(3)激光解析后电离成像技术无法在时间和空间上对质谱信号进行调节，不利于优化质谱成像图。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物组织质谱成像方法，该方法快速、直接，能避免基质干扰以及无复杂的样品前处理过程，且激光解析后电离成像技术可以在时间和空间上对质谱信号进行调节，有利于优化质谱成像图。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：一种生物组织质谱成像方法，包括以下步骤：
(1)选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；
(2)选取刚玉棒，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于所述刚玉棒上，自然风干；
(3)向小鼠肾脏组织切片上滴加吖啶黄素溶液，静置使其扩散均匀；
(4)将粘附有滴加吖啶黄素溶液的小鼠肾脏组织切片的刚玉棒置于带有激光的质谱仪中进行检测，激光解析后电离的质谱数据经软件处理后即获得含有吖啶黄素的小鼠肾脏组织的质谱成像图。
在上述生物组织质谱成像方法中：
步骤(1)中小鼠选择Balb/c雄性小鼠，7～8周龄。
步骤(2)中选取刚玉棒清洗后，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于所述刚玉棒上，自然风干。
步骤(3)中所述吖啶黄素溶液的浓度为10-3g/mL。
步骤(3)中静置15～25min使其扩散均匀。
步骤(4)中激光解析后电离的质谱数据经matlab软件处理后即获得含有吖啶黄素的小鼠肾脏组织的质谱成像图。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明中的生物组织质谱成像方法，具有无复杂的样品前处理等优点，有效的避免了实验误差的产生，降低了实验的复杂性，同时也大大提高了实验的准确性；
(2)采用本发明中的方法，该方法以刚玉棒作为实验基底以及新型的生物组织成像技术，运用这种新型的质谱成像技术对静脉注射了吖啶黄素的小鼠组织进行成像可以得到药物在小鼠肾脏当中的动力学分布，这可以为未来的临床医学以及肾脏等器官疾病诊断的发展提供了一个很好的基础；
(3)与传统的质谱成像方法相比，本发明所述的方法检测条件更加温和，操作更加简单，检测过程更加快速，且无基质的干扰，因此检测结果精确，灵敏度高，可以实现对生物组织中药物的分布进行检测和分析，这种新型的生物组织成像方法在临床医学和肾脏等器官疾病诊断领域具有广泛的应用前景；
(4)本发明提供的激光解析后电离质谱成像技术直接对小鼠肾脏上药物分子的空间分布情况进行研究的方法，既省去了寻找合适基质的时间，又避免了实验过程中基质对药物分子信号的影响，这说明这种成像方法完全可以替代传统质谱成像方法作为一种新型的生物质谱成像技术应用到各个领域当中。
附图说明
图1为实施例1中利用激光解析后电离飞行时间质谱仪对以刚玉棒为基质检测纯药物分子吖啶黄素得到的质谱图；
图2为实施例1中利用激光解析后电离飞行时间质谱仪对以石墨棒为基质检测纯药物分子吖啶黄素得到的质谱图；
图3为实施例2中利用激光解析后电离飞行时间质谱仪对以刚玉棒为基质检测小鼠肾脏组织切片得到的质谱图；
图4为利用激光解析后电离飞行时间质谱仪对滴加了吖啶黄素的肾脏组织的成像图，左图是小鼠肾脏组织切片图，右图是相应的质谱成像图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的生物组织质谱成像方法，包括以下步骤：
(1)选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；
(2)选取刚玉棒，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于刚玉棒上，自然风干；
(3)向小鼠肾脏组织切片上滴加吖啶黄素溶液，静置使其扩散均匀；
(4)将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，获得小鼠肾脏组织中吖啶黄素的质谱图。
步骤(1)中小鼠选择Balb/c雄性小鼠，7～8周龄。
步骤(3)中吖啶黄素溶液的浓度为10-3g/mL，10-3g/mL的吖啶黄素溶液配置时，采用乙醇为溶剂，配置浓度为10-3g/mL的吖啶黄素溶液。
步骤(3)中静置15～25min使其扩散均匀。
步骤(4)中将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，检测的具体过程为：开启质谱仪和三维平台进样器，激光解析后电离质谱仪中的两台固体激光器分别依次发射脉冲激光，发射的第一束脉冲激光为解析激光(红外解析激光)，解析激光聚焦后进入电离室中并且照在刚玉棒上的小鼠肾脏组织切片上，经过18～23μs的延迟后，再发射第二束脉冲激光，第二束脉冲激光经过气体池三倍频后转化为真空紫外激光，在气体池出光口用平凸镜聚焦分离第二束脉冲激光和真空紫外激光，真空紫外激光聚焦后平行于刚玉棒的方向进入电离室中并且与第一束脉冲激光实现交叉，再对第一束脉冲***化-解析后产生的气羽进行电离，电离的离子经过飞行管飞行，被微通道板检测，经过示波器将离子信号转化为电信号，最后通过matlab软件处理得到所需要的质谱成像图，得到的小鼠肾脏组织中吖啶黄素的质谱图如图1所示。
同样的条件下，将基质换成石墨棒，得到质谱图如图2所示。
图1-2中的谱图结果表明，纯吖啶黄素可以很好的检测到，信号具有很强的峰值，并且，采用刚玉棒作为实验基质比其他基质如石墨棒的效果要好。
在选择合适的基底材料的问题上，本发明申请人尝试了多种包括石墨等一系列在内的常用基底材料来进行实验，发现实验的效果并不理想，最终通过不断尝试与改进，本申请发明人发现使用刚玉棒作为实验基底对实验的辅助效果最佳，实验的准确性和效率得到大幅度提升。
同样的，本申请发明人前期研究了几种常见抗癌抗肿瘤药物，吖啶黄素，九苯基吖啶，原黄素以及吖啶等，发现在激光解析后电离的质谱分析下，吖啶黄素的信号是最佳的，因此在这里本申请发明人采用吖啶黄素作为实验的样品。
实施例2
本实施例提供的生物组织质谱成像方法，包括以下步骤：
(1)选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；
(2)选取刚玉棒，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于刚玉棒上，自然风干；
(3)将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，获得小鼠肾脏组织中吖啶黄素的质谱图。
步骤(1)中小鼠选择Balb/c雄性小鼠，7～8周龄。
步骤(3)中将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，检测的具体过程为：开启质谱仪和三维平台进样器，激光解析后电离质谱仪中的两台固体激光器分别依次发射脉冲激光，发射的第一束脉冲激光为解析激光(红外解析激光)，解析激光聚焦后进入电离室中并且照在刚玉棒上的小鼠肾脏组织切片上，经过18～23μs的延迟后，再发射第二束脉冲激光，第二束脉冲激光经过气体池三倍频后转化为真空紫外激光，在气体池出光口用平凸镜聚焦分离第二束脉冲激光和真空紫外激光，真空紫外激光聚焦后平行于刚玉棒的方向进入电离室中并且与第一束脉冲激光实现交叉，再对第一束脉冲***化-解析后产生的气羽进行电离，电离的离子经过飞行管飞行，被微通道板检测，经过示波器将离子信号转化为电信号，最后通过matlab软件处理得到所需要的质谱成像图，得到的小鼠肾脏组织中的质谱图如图3所示。
图3的质谱图显示，组织里其他物质(包含氨基酸，蛋白质等)的信号主要集中在在0-100Da之间，通过与图1的谱图对比，我们发现组织的信号与吖啶黄素的信号并没有重叠的部分，这说明在组织上研究吖啶黄素的信号并不会对我们的实验结果产生任何的影响。
实施例3
本实施例提供的生物组织质谱成像方法，包括以下步骤：
(1)选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；
(2)选取刚玉棒，将步骤(1)获得小鼠肾脏组织切片粘附于刚玉棒上，自然风干；
(3)向小鼠肾脏组织切片上滴加10μL浓度为10-3g/mL的吖啶黄素溶液，静置使其扩散均匀；
(4)将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，获得小鼠肾脏组织中吖啶黄素的质谱图。
步骤(1)中小鼠选择Balb/c雄性小鼠，7～8周龄。
步骤(3)中静置15～25min使其扩散均匀。
步骤(4)中将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，检测的具体过程为：开启质谱仪和三维平台进样器，激光解析后电离质谱仪中的两台固体激光器分别依次发射脉冲激光，发射的第一束脉冲激光为解析激光，解析激光聚焦后进入电离室中并且照在刚玉棒上的小鼠肾脏组织切片上，经过18～23μs的延迟后，再发射第二束脉冲激光，第二束脉冲激光经过气体池三倍频后转化为真空紫外激光，在气体池出光口用平凸镜聚焦分离第二束脉冲激光和真空紫外激光，真空紫外激光聚焦后平行于刚玉棒的方向进入电离室中并且与第一束脉冲激光实现交叉，再对第一束脉冲***化-解析后产生的气羽进行电离，电离的离子经过飞行管飞行，被微通道板检测，经过示波器将离子信号转化为电信号，最后通过matlab软件处理得到所需要的质谱成像图，如图4所示。
图4中左图为滴加吖啶黄素溶液的小鼠肾脏组织切片图，右图为相应质谱成像图。
通过将左图与右图对比，我们可以发现，右图的质谱成像图很好的显示出了吖啶黄素在小鼠肾脏组织切片上的分布，这说明本发明的这种新的生物组织成像方法是完全可行的。
本发明不局限于上述特定的实施方案范围内，上述实施方案仅仅是为了能够对本发明的使用过程进行详细地说明，而且有相等功能的生产方法和技术细节也属于本发明内容的一部分。事实上，本领域技术人员根据前文的描述，就能够根据各自需要找到不同的调整方案，这些调整都应在本文所附的权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种生物组织质谱成像方法，其特征是包括以下步骤：
（1）选取小鼠离体肾脏组织，冷冻后切片，获得小鼠肾脏组织切片；
（2）选取刚玉棒，将步骤（1）获得小鼠肾脏组织切片粘附于所述刚玉棒上，自然风干；
（3）向小鼠肾脏组织切片上滴加吖啶黄素溶液，静置使其扩散均匀；
（4）将粘附有滴加吖啶黄素溶液的小鼠肾脏组织切片的刚玉棒置于带有激光的质谱仪中进行检测，激光解析后电离的质谱数据经软件处理后即获得含有吖啶黄素的小鼠肾脏组织的质谱成像图；
步骤（4）中将粘附有小鼠肾脏组织切片的刚玉棒固定在质谱仪的进样杆上，经进样***进入带有激光的质谱仪中进行检测，检测的具体过程为：开启质谱仪和三维平台进样器，激光解析后电离质谱仪中的两台固体激光器分别依次发射脉冲激光，发射的第一束脉冲激光为解析激光，解析激光聚焦后进入电离室中并且照在刚玉棒上的小鼠肾脏组织切片上，经过18~23µs的延迟后，再发射第二束脉冲激光，第二束脉冲激光经过气体池三倍频后转化为真空紫外激光，在气体池出光口用平凸镜聚焦分离第二束脉冲激光和真空紫外激光，真空紫外激光聚焦后平行于刚玉棒的方向进入电离室中并且与第一束脉冲激光实现交叉，再对第一束脉冲***化-解析后产生的气羽进行电离，电离的离子经过飞行管飞行，被微通道板检测，经过示波器将离子信号转化为电信号，最后通过matlab软件处理得到所需要的质谱成像图。
2.根据权利要求1所述的生物组织质谱成像方法，其特征是：步骤（1）中小鼠选择Balb/c雄性小鼠，7~8周龄。
3.根据权利要求1所述的生物组织质谱成像方法，其特征是：步骤（3）中所述吖啶黄素溶液的浓度为10-3g/mL。
4.根据权利要求1所述的生物组织质谱成像方法，其特征是：步骤（3）中静置15~25min使其扩散均匀。
5.根据权利要求1所述的生物组织质谱成像方法，其特征是：步骤（4）中激光解析后电离的质谱数据经matlab软件处理后即获得含有吖啶黄素的小鼠肾脏组织的质谱成像图。
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