[发明专利]用于质谱成像样本制备的自动电喷雾喷涂装置及方法

说明书

本发明公开了用于质谱成像样本制备的自动电喷雾喷涂装置及方法，其中，该用于质谱成像样本制备的自动电喷雾喷涂装置包括：喷雾毛细管；其出口端与所述喷雾毛细管的进口端连通的注射机构；与喷雾毛细管为电连接的高压电源；用于带动喷雾毛细管运动的机械臂。本方案通过电喷雾原理生成微米级微小雾滴可实现衍生化试剂与基质喷涂，其相较原有技术在液滴精细程度上有数量级的提升，保证了衍生化反应不破坏原位信息，而且保证了基质结晶的晶粒尺度小且分布均匀，确保质谱成像质量。此外，本方案还使用机械臂操作喷涂过程，使得喷涂过程更灵活、效率更高，且可自动吸取、更换试剂，实现全自动多试剂喷涂的样本制备，如衍生化试剂与基质叠加喷涂等。

技术领域

本发明涉及质谱成像技术领域，特别涉及用于质谱成像样本制备的自动电喷雾喷涂装置及方法。

背景技术

质谱成像技术在医学中的应用：组织病理检查是医疗诊断的重要工具，特别是癌症等重要疾病要通过组织病理检查判断类型，但传统的组织病理检查是通过切片染色后进行光学观察，信息较为单一，而质谱成像技术则进一步提供了代谢物变化等化学信息，可以进一步帮助区分组织。如2001年Stoeckli等首次证实质谱成像技术在肿瘤研究中的巨大潜能，该文论述了如何应用质谱成像技术揭示胶质母细胞瘤组织切片的化学空间结构，随后质谱成像技术被证实可直接进行组织分析定位神经胶质瘤，并进行神经胶质瘤的恶性程度分级。

MALDI质谱成像技术：MALDI质谱成像技术是目前质谱成像领域较先进的一种技术。MALDI质谱分子成像是在专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析化学、生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。被用来研究的组织经过冰冻切片来获得极薄的组织片，首先，根据分析物质不同判断是否需要进行衍生化，如果需要，将衍生化试剂通过微小液滴形式施加于组织切片表面，并控制温度使衍生化反应发生，如果不需要则省略改步，接着用基质均匀涂覆组织切片并将切片置入质谱仪的靶上。通过计算机屏幕观察样品，利用MALDI系统的质谱成像软件，选择拟成像部分，首先定义图像的尺寸，根据尺寸大小将图像均分为若干点组成的二维点阵，来确定激光点轰击的间距。激光束通过这个光栅图案照射到靶盘上的组织切片，软件控制开始采集质谱数据，在质谱仪中，激光束对组织切片进行连续的扫描，组织样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的质荷比(m/z)信息，然后将各个点的分子量信息转化为照片上的像素点。在每个点上，所有质谱数据经平均化处理获得一幅代表该区域内化合物分布情况的完整质谱图。仪器逐步采集组织切片的质谱数据，最后得到具有空间信息的整套组织切片的质谱数据。这样就可以完成对组织样品的“分子成像”。设定m/z的范围，即可确定该组织区域所含生物分子的种类，并选定峰高或者峰面积来代表生物分子的相对丰度。图像中的彩色斑点代表化合物的定位，每个斑点颜色的深浅与激光在每一个点或像素上检测到的信号大小相关。

传统的MALDI成像样本制备技术：做MALDI成像必须使用冷冻切片，且不能用OCT等包埋试剂包埋，因为OCT中的多聚物会严重干扰质谱，组织切片转移到导电载玻片上后，真空干燥，根据实际需要进行衍生化(喷涂衍生化试剂并控制反应温度)，然后喷涂基质，送入仪器进行分析。

传统样本制备技术存在的问题：对组织切片进行衍生化前处理，需要保持其原位信息，因此需要通过微小液滴的方式向组织表面施加衍生化试剂，现在市面上没有专门用于组织切片原位衍生化的商用仪器，制备操作都是基于基质喷涂商用仪器，其喷涂液滴较大，破坏原位信息，同时仪器无法满足温度等衍生化反应条件，影响或破坏衍生化效果。基质在组织切片表面干燥结晶过程中，会形成较大的晶体颗粒，破坏基质包被均匀性，影响质谱成像结果，降低信号质量与空间分辨率。商用仪器使用超声雾化基质沉降在组织表面，结晶质量提升，但仍不满足50微米的分析精度，且只适用于全片喷涂单一基质，耗时长，同时仪器不稳定，常发生堵塞等意外。

也就是说，在传统样本制备技术中，衍生化试剂与基质喷涂的方式存在衍生化试剂液滴大破坏原位信息、无法控制衍生化反应温度、基质在组织表面分布不均匀、大颗粒的结晶的问题，严重影响质谱成像质量，且制备过程耗时过长的问题。

发明内容