[发明专利]吸附微阵列

说明书

技术领域

本发明涉及吸附微阵列，并且特别涉及成像系统和成像方法。

背景技术

在各种医学、化学、生物化学或药物学应用中，物质也就是化验样品中的分子、原子、分子配合物等的空间分布和动态再分布的分析非常重要，化验样品例如活的或固定的细胞、组织和器官。例如，分子和分子配合物的时间和空间(再)分布对于人体或动物体内的生物过程至关重要，例如疾病的发展或药物的作用。为了获得化验样品内的物质的(再)分布信息，使用各种“化学成像方法”，其产生毫米、微米或纳米光栅量级的输出图像。

例如，这类化学成像方法是化验样品中的染色组织或荧光标签分子的光学成像、正电子发射断层照相术、自动射线照相术、电子显微镜和原子力显微镜。虽然所有这些方法都能够产生毫米至纳米量级分辨率的多维图片，但是这些方法所能产生的化学信息相当有限，这些化学信息通常与被分析的化验样品的形态一样重要。

另外的产生丰富的化学信息的化学成像方法的例子是红外光谱、拉曼光谱和基于成像的核磁共振。尽管化学信息丰富，但是这些方法通常缺乏足够的敏感性和空间分辨率用于满意地提供生物样品中的物质特别是细胞、组织和器官中的物质的时间和空间微分布的信息。

另外的用于化学成像的高敏感性方法是成像质谱分析法。已经开发了各种成像质谱分析的方法。质谱分析法是测量离子的质荷比的分析方法，其允许检测已知的以及未知的物质。质谱分析法分析通常要求将被分析的物质转变到气相并离子化。例如这可通过离子束诱导解吸附、激光解吸附或电喷射离子化而实现。在成像质谱分析法中，来自化验样品的多个预定空间场所的物质转化为气相，被离子化然后经由质谱分析法接连地分析。质谱分析法分析结果以及场所的空间信息一起可用于产生相应于化验样品的化学输出图像。

一些成像质谱分析方法包括例如离子束诱导解吸附使用高能离子束以执行物质的离子化和溅射(sputter)。该离子束典型地通过电场形成，并且冲击到化验样品表面用于引起碰撞。从而，化验样品的一些物质从表面发射进入气相。典型地，离子束诱导解吸附导致小碎的离子和原子，并且不适合于成像较大的分子，特别是生物分子。

其它的成像质谱分析方法包括激光解吸附，其中使用激光束的光子替代上述的高能离子。再次，由激光解吸附导致的小碎的离子和原子也不能够满足较大分子的成像。特别地为了成像诸如生物分子这样的较大分子，激光解吸附已经进一步发展到基体辅助激光解吸附离子化(MALDI)。其中，化验样品主要由基体包覆，并且特定物质被提取到基体中。于是合适的激光聚焦穿过化验样品，典型地以光栅图形式。激光辐射局部地由基体吸收并导致物质离子化并从基体释放。在此解吸附过程期间仅产生较少的物质碎裂，此解吸附过程使得基体辅助激光解吸附离子化适合于许多化学成像应用。然而，适合于广泛种类的物质的解吸附的基体材料的开发和选择是非常困难的任务。另外，基体通常不是垂直地提取物质脱离化验样品，并且分子的水平扩散在基体的内部发生。最终，将产生的用于生物分子离子化的基体浆(matrixplasma)的体积不能够太小，离子提取仅在有限体积阀值之后开始。这些效应降低了使用基体辅助激光解吸附离子化的成像质谱分析法的化学成像方法的空间分辨率。

另外，成像质谱分析方法还可包括使用高压，用于从化验样品提取物质并用于将物质保持在提取器上。高压的使用导致破裂的分子，并且也不适用于较大分子特别是生物分子的化学成像，。

除了上述的用于成像质谱分析法的离子化方法之外，已知另外的离子化方法还没有发现应用于生物材料的成像。这些方法包括电喷射离子化，其中包括挥发性的溶剂和非挥发性的分析物物质的高度离子化液滴的气悬体在电场中形成。通过溶剂挥发和溶剂库仑爆裂(solvent coulombic explosion)的结合，液滴随后大小减小直至产生气相的离子化物质。电喷射离子化仅导致较少的物质分裂。然而，对于具有较高浓度的无机盐、清洁剂或其它非挥发性物质的化验样品，如果出现在组织切片或其它生物材料中，使用直接电喷射离子化的质谱分析方法是不合适的。

因而，需要一种使相对较大的分子特别是化验样品中的生物分子能够经济地并且精确地化学成像的装置。

发明内容