CN204905212U - 一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，该装置包括电喷雾喷嘴、载物台和质谱仪采集锥，在载物台上放置有组织样品；在电喷雾喷嘴和质谱仪采集锥之间设有离子传输管和密封套管，密封套管设置在离子传输管靠近质谱仪采集锥一端；密封套管的一端与质谱仪采集锥之间采用密封连接，另一端安装有抽气设备，在密封套管的内部安装有流量计。本实用新型可在较远距离实现组织中分子的离子化，提高成像分析和检测的灵敏度，扩大了内源性小分子类型的覆盖范围，同时可与现有的商用质谱仪联用。
Description
技术领域
本实用新型属于生命科学、医药领域的质谱离子源技术，具体地，本实用新型涉及一种生物组织质谱成像的离子源的辅助设备。
背景技术
质谱成像是一种基于质谱分析的新型的分子成像技术，其最突出的特点是在免标记、无需复杂样品前处理的情况下，通过一次实验直接获得组织切片表面多种生物功能分子的化学信息和空间分布特征，并能够将特定的离子图像同组织病理学特征相关联，因此在临床医学、分子生物学等领域具有重大应用前景。
随着科技的进步与发展，与生物组织研究相关的技术和手段日益增多。传统的显微镜下的光学成像技术能够观察到组织和细胞形态，但不能提供任何相关的生物化学信息；常规的生物化学技术虽能获取一定量的生物化学信息，但不能表征生物分子的空间分布特征。质谱成像是一种结合了质谱技术的高灵敏和高特异性、表面取样技术的原位性和图像处理技术的可视化的新型分子成像技术。通过该技术获得的分子种类、相对丰度及分布相图能够与传统显微镜观察到的组织生理或病理特征相关联，因此在生命科学和医药研究中已经成为一种强有力的分析工具。基质辅助激光解析离子化质谱成像(MALDI-MSI)和解析电喷雾质谱成像(DESI-MSI)能够直接获得蛋白质、多肽、脂质类、药物及其它内源性代谢物在组织中分布情况。MALDI-MSI需在真空中操作，便利性较差；并且需要在组织切片上覆盖基质吸收激光能量实现离子化，而且，在质谱图中的低质量区域产生大量的基质峰，掩盖和干扰小分子的质谱检测。目前DESI-MSI主要能实现组织中脂质类化合物的成像分析，是因为脂质在组织中含量高，且质谱离子化响应好。因此目前的质谱成像技术对组织中的内源性小分子的成像分析存在难题，需要提高组织中的内源性小分子的检测灵敏度和分子种类的覆盖范围；另一方面，在较远距离下实现生物组织中分子的成像分析或质谱检测依然存在较大难度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，使其能够在较远距离下最大量地将生物组织中的内源性小分子输送至质谱仪等设备的采集锥，实现高效采集，进而提高成像分析和检测的灵敏度。
本实用新型的技术方案如下：
一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，该装置包括电喷雾喷嘴、载物台和质谱仪采集锥，在载物台上放置有组织样品，其特征在于：在电喷雾喷嘴和质谱仪采集锥之间设有离子传输管和密封套管；密封套管设置在离子传输管靠近质谱仪采集锥一端；密封套管的一端与质谱仪采集锥之间采用密封连接，另一端安装有抽气设备，在密封套管和抽气设备之间安装有流量计；离子传输管的轴线与质谱仪采集锥的轴线夹角为0～90度。
作为一种优选方案，离子传输管出口与质谱仪采集锥之间的相距为0-20毫米。离子传输管内径为0.1～50毫米。
作为一种优选方案，离子传输管靠近组织样品的一端的端口形状为圆筒形、圆锥筒形或楔形，楔形切角与离子传输管轴线成0～60°。
作为一种优选方案，电喷雾喷嘴与离子传输管二者间的距离在0～10毫米。
作为一种优选方案，离子传输管轴线与组织样品所在平面的夹角在0～90°范围。
作为一种优选方案，所述抽气设备采用真空泵或空气压缩机。
本实用新型实现了生物组织在大气压条件下的离子化，并可在远距离条件下获得高灵敏度的检测。与现有的离子源传输方式相比，具有以下优点及效果：①低真空的抽气设备：在质谱仪等离子检测设备的采集界面的外部区域产生一定负压，压力小于大气压，但大于其内部区域，提供离子传输管中所需要的气流，流量大于0升/分钟且在0-100升/分钟调节。采用这种主动吸入的方式，减少DESI等敞开式离子源的吹散效应，提高采集效率，最大量地输送至质谱仪等设备的采集锥，从而很大程度上提高灵敏度。②高流量、高速度的空气作为带电粒子的运动载体，可以减少离子在传输过程中的损失，实现离子在大气压条件下的远距离传输。③高流量、高速度的空气作为带电粒子的运动载体，可以促进离子化过程中带电液滴的脱溶剂化程度，促进样品离子化。④基于惯性原理和采用空气反抽，可以分离小质量的空气、溶剂等粒子，实现带电粒子在质谱仪等检测设备采集界面富集。⑤扩展样品的空间和灵活性，增加对大体积物品的分析能力，将拓展组织成像的应用，如用于临床手术中的实时检测与诊断。⑥因在很大程度上提高了敞开式质谱成像的灵敏度，尤其是扩大了内源性小分子类型的覆盖范围，可以实现多类型低含量内源性小分子的高质量的生物组织的质谱成像分析。
附图说明
图1为本实验新型提供的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置的结构示意图。
图2为气体流速对生物组织(离子强度)检测灵敏度的影响曲线。
图中：1-电喷雾喷嘴；2-组织样品；3-载物台；4-离子传输管；5-密封套管；6-质谱仪采集锥；7-流量计；8-抽气设备。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
图1为本实用新型提供的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置的结构示意图，该传输装置包括电喷雾喷嘴1、载物台3、质谱仪采集锥6，传输管4和密封套管5；在载物台3上放置有组织样品2，离子传输管4和密封套管5设置在电喷雾喷嘴1和质谱仪采集锥6之间；密封套管5设置在离子传输管4靠近质谱仪采集锥的一端；密封套管5的一端与质谱仪采集锥6之间采用密封连接，另一端安装有抽气设备8，所述抽气设备8可采用真空泵或空气压缩机。流量计7安装在密封套管5的内部。
离子传输管4的轴线与质谱仪采集锥6的轴线夹角为0～90度，作为一种优选方案，离子传输管的轴线与质谱仪采集锥的轴线夹角为60～70度。离子传输管出口与质谱仪采集锥之间的相距为0-20毫米。离子传输管的内径一般为0.1～50毫米。离子传输管靠近组织样品的一端的端口形状为圆筒形、圆锥筒形或楔形，楔形切角与离子传输管的轴线成0～60°，优选为15度。电喷雾喷嘴与离子传输管二者间的距离在0～10毫米。离子传输管的轴线与组织样品2所在平面的夹角在0～90度范围，优选为夹角为15度。
本实用新型的工作过程如下：
将生物组织制作成冰冻切片，并将组织样品2固定在载物台3上或其原始环境下，通过控制装置对指定或整个组织区域按自动规划路径进行质谱成像扫描；离子传输管4上施加一定的电压，使之与质谱仪采集锥6之间形成一定的电势差；使用抽气设备在离子传输管中产生一定速度的气流，其方向为组织样品2区域至质谱仪采集锥6，流量计7控制并监测流速大小，气流速度一般为60升/分钟左右；离子传输管的前端与组织样品接近并与组织解析点位置保持恒定不变，含有组织中分子的二次带电液滴经气流大量带入离子传输管，并在此过程中实现脱溶剂和进一步离子化。
离子传输管的轴线与质谱仪采集锥6的轴线夹角以锐角布置时，可以减少固体、中性液滴等对质谱仪采集锥6的污染，提高仪器的耐用性和稳定性。
在离子传输管的前端，通过某种方式产生的初始带电粒子作用于组织样品表面，并对组织样品进行解析形成二次带电液滴或离子，经流动空气大量地带入离子传输管，实现高效采集，并被加速。同时通过气流的作用输送至质谱仪采集锥，最终进入质谱分析器得到检测，获得组织样品中分子的质谱信息。最终通过质谱成像软件对数据进行处理与重构，获得组织的质谱成像图。
图2为不同气体流速对生物组织检测灵敏度的影响。从图中灵敏度的变化可以看出在当传输管内气体流速为60升/分钟时能得到较高的检测灵敏度。
Claims (7)
1.一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，该装置包括电喷雾喷嘴(1)、载物台(3)和质谱仪采集锥(6)，在载物台(3)上放置有组织样品(2)，其特征在于：在电喷雾喷嘴(1)和质谱仪采集锥(6)之间设有离子传输管(4)和密封套管(5)；密封套管(5)设置在离子传输管(4)靠近质谱仪采集锥(6)一端；密封套管(5)的一端与质谱仪采集锥(6)之间采用密封连接，另一端安装有抽气设备(8)，在密封套管(5)和抽气设备(8)之间安装有流量计(7)；离子传输管(4)的轴线与质谱仪采集锥(6)的轴线夹角为0～90度。
2.按照权利要求1所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：离子传输管(4)出口与质谱仪采集锥(6)之间的相距为0-20毫米。
3.按照权利要求1所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：离子传输管(4)内径为0.1～50毫米。
4.按照权利要求1、2或3所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：离子传输管(4)靠近组织样品(2)的一端的端口形状为圆筒形、圆锥筒形或楔形，楔形切角与离子传输管(4)轴线成0～60°。
5.按照权利要求1、2或3所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：电喷雾喷嘴(1)与离子传输管(4)二者间的距离在0～10毫米。
6.按照权利要求1、2或3所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：离子传输管(4)轴线与组织样品(2)所在平面的夹角在0～90°范围。
7.按照权利要求1所述的一种用于生物组织质谱成像的离子传输装置，其特征在于：所述抽气设备(8)采用真空泵或空气压缩机。
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|---|---|---|---|---|
| CN105973973A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-09-28 | 华南师范大学 | 一种生物组织质谱成像方法 |
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